Pomiar pełzania w częściach wykorzystywanych w elektrowniach
Cyfrowa korelacja obrazu (DIC) jest techniką bezdotykową służącą do oceny materiałów i integralności strukturalnej. Jednak aby umożliwić zastosowanie techniki DIC do pełzania w wysokiej temperaturze (HTC), należy rozwiązać dwa problemy: długoterminową stabilność wzoru plamkowego oraz dokładność systemu pomiarowego. Celem projektu HTCSENSOR (Development of a portable 3D deformation sensor for high temperature creep measurement) było sprostanie tym wyzwaniom poprzez opracowanie czujnika HTC oraz powiązanych algorytmów do pomiaru odkształceń spowodowanych pełzaniem i oszacowania pozostałego okresu użytkowania części. Badacze opracowali czujnik HTC wyposażony w mechanizm zabezpieczający i urządzenie pomiarowe. Wykorzystano obojętny gaz argonowy do wypełnienia uszczelnionej przestrzeni w celu zabezpieczenia materiałów przed utlenieniem i zanieczyszczeniem. Użyto pierścienia srebrnego (zamiast powszechnie stosowanego miedzianego pierścienia uszczelniającego) w celu zagwarantowania, że uszczelnienie mechaniczne będzie działać przez dłuższy okres. Utworzono mikrowgłębienia w obszarze kontrolnym rury parowej, które spełniały rolę wzoru plamkowego na potrzeby zastosowania techniki DIC. Obojętny gaz oraz uszczelnienie mechaniczne zapewniły, że wzór plamkowy zachował stabilność przez cały okres użytkowania czujników. Opracowano również mechanizm do rozmieszczania kamer, które można szybko ustawić na mechanicznym urządzeniu uszczelniającym. Zapewniło to stabilność układu pomiarowego bez potrzeby montowania kamer na stałe. Ponadto opracowano algorytmy oceny pozostałego okresu użytkowania na podstawie modeli uszkodzeń mechanicznych i wykonano obliczenia zarówno na podstawie błyskawicznej prędkości odkształcania pod wpływem pełzania, jak i zgromadzonego odkształcania. Wyniki wprowadzono do modułu oceny pozostałego okresu użytkowania, co umożliwiło naukowcom ocenę pozostałego okresu użytkowania części poddawanych działaniu wysokich temperatur. Zespół projektu opracował również pakiet oprogramowania DIC obejmujący zaawansowane algorytmy do cyfrowej korelacji obrazu w celu pomiaru deformacji oraz zwiększenia dokładności i szybkości pomiarów. Ponieważ pełzanie w wysokiej temperaturze można zaobserwować dopiero po upływie długiego okresu, przedstawienie wszystkich możliwości czujnika HTC zajmie kilka lat. Wstępne wyniki pokazują jednak, że czujnik HTC oraz system spełniają wymogi w zakresie pomiaru pełzania rurociągu w wysokiej temperaturze. Zespół projektu HTCSENSOR z powodzeniem rozwiązał zasadniczy problem utleniania podczas pomiaru pełzania w wysokich temperaturach przy użyciu techniki DIC w elektrowniach. System wykazuje zatem ogromy potencjał, jeśli chodzi o zastosowania w sektorze wytwarzania energii elektrycznej, a także w zakładach przetwórstwa chemicznego.
Słowa kluczowe
Pełzanie, cyfrowa korelacja obrazu, pełzanie w wysokiej temperaturze, wzór plamkowy, HTCSENSOR, algorytmy, gaz argonowy, pierścień srebrny