Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä

Pekka Pankakoski, Tero Uuttu, Pentti Kauppinen, Matti Sarkimo, Pertti Auerkari

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Lasikuitulujitemuovien käyttöalaa prosessiputkistoissa voidaan laajentaa entisestään, jos voidaan hyväksyä nykyistä korkeammat sisällön lämpötilat. Lämpöeristämättömän putken lujuus on eristettyä parempi, kun putken ulkopinnan läheisyydessä oleva materiaali kantaa merkittävän osan jännityksistä. Sallittua sisällön lämpötilaa voidaan tällöin periaatteessa nostaa. Lujitemuoviputken lujuutta voivat kuitenkin laskea putkeen kohdistuvat tilapäiset ylikuormitukset, jotka ilmenevät tavallista korkeampina lämpötiloina (lämpösykleinä) tai iskurasituksina. Tutkimuksessa selvitettiin kokeellisesti sisällön lämpötilan, lämpösyklien ja iskuvaurion vaikutusta eristämättömän paineputken (DN 125 PN 10 VE) jäännöslujuuteen ja elinikään. Eristämättömien astioiden paineistus 10 bar paineeseen kasvatti kehävenymää, kun sisällön lämpötila oli 140 <F128M>É<F255D>C ja ulkopinta oli vapaasti kosketuksissa 20 <F128M>É<F255D>C huoneilman kanssa. Sisällön lämmitys, pito 170 <F128M>É<F255D>C tai 200 <F128M>É<F255D>C tasolla ja vapaa jäähtyminen takaisin 140 <F128M>É<F255D>C:seen aiheutti aluksi kehän kutistumista. Tällaisten lämpösyklien aiheuttama nettovenymä muutaman jakson jälkeen alkoi hieman kasvaa. Kuitenkin jos pidetään sallittuna kehävenymänä 140 <F128M>É<F255D>C:ssa 0,5 %:a, putki ilmeisesti kestää yli 100 lämpösykliä, kun pitoaika huippulämpötilassa ei ylitä yhtä tuntia. Sen sijaan 30 bar painetasolla putki sietää sisällön 200 <F128M>É<F255D>C lämpötilaa vain muutaman tunnin. Staattisella 10 bar paineella 140 <F128M>É<F255D>C:ssa ei havaittu merkitsevää virumisvenymää 350 h testausajassa. Tarkasteltava putkityyppi kestää siis tilapäisiä lyhytaikaisia lämmitysjaksoja 170 <F128M>É<F255D>C:seen ja 140 <F128M>É<F255D>C:ssa pitempiaikaistakin (>> 1 000 h/10 bar) rasitusta. Iskuvaurioitetun putken vuotopaine oli käytännössä olematon, kun iskuenergia ylitti noin 15 J, tai vaurion halkaisija noin 27 mm, kun molemmat on normalisoitu ø 125 mm:n putkelle. Näistä suureista soveltuu parhaiten käytännön mittauksiin vaurion halkaisija d (mm), jonka funktiona vuotopaine p (bar) on muotoa p = 10 d + 270 (max. 110 bar), normalisoituna ø 125 mm:n putkelle.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages62
ISBN (Print)951-38-4119-7
Publication statusPublished - 1992
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
Number771
ISSN1235-0613

Fingerprint

Pressure

Keywords

  • glass fibers
  • reinforced plastics
  • thermal stresses
  • temperature
  • impact strength
  • durability
  • service life
  • life (durability)
  • pressure vessels
  • process variables
  • pipes (tubes)
  • experimental design
  • damage assessment
  • failure
  • creep strength
  • creep properties
  • GFRP

Cite this

Pankakoski, P., Uuttu, T., Kauppinen, P., Sarkimo, M., & Auerkari, P. (1992). Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 771
Pankakoski, Pekka ; Uuttu, Tero ; Kauppinen, Pentti ; Sarkimo, Matti ; Auerkari, Pertti. / Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 62 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 771).
@book{21157cd59ad04534902d15709c301a3b,
title = "L{\"a}mp{\"o}- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden j{\"a}{\"a}nn{\"o}slujuus ja elinik{\"a}",
abstract = "Lasikuitulujitemuovien k{\"a}ytt{\"o}alaa prosessiputkistoissa voidaan laajentaa entisest{\"a}{\"a}n, jos voidaan hyv{\"a}ksy{\"a} nykyist{\"a} korkeammat sis{\"a}ll{\"o}n l{\"a}mp{\"o}tilat. L{\"a}mp{\"o}erist{\"a}m{\"a}tt{\"o}m{\"a}n putken lujuus on eristetty{\"a} parempi, kun putken ulkopinnan l{\"a}heisyydess{\"a} oleva materiaali kantaa merkitt{\"a}v{\"a}n osan j{\"a}nnityksist{\"a}. Sallittua sis{\"a}ll{\"o}n l{\"a}mp{\"o}tilaa voidaan t{\"a}ll{\"o}in periaatteessa nostaa. Lujitemuoviputken lujuutta voivat kuitenkin laskea putkeen kohdistuvat tilap{\"a}iset ylikuormitukset, jotka ilmenev{\"a}t tavallista korkeampina l{\"a}mp{\"o}tiloina (l{\"a}mp{\"o}syklein{\"a}) tai iskurasituksina. Tutkimuksessa selvitettiin kokeellisesti sis{\"a}ll{\"o}n l{\"a}mp{\"o}tilan, l{\"a}mp{\"o}syklien ja iskuvaurion vaikutusta erist{\"a}m{\"a}tt{\"o}m{\"a}n paineputken (DN 125 PN 10 VE) j{\"a}{\"a}nn{\"o}slujuuteen ja elinik{\"a}{\"a}n. Erist{\"a}m{\"a}tt{\"o}mien astioiden paineistus 10 bar paineeseen kasvatti keh{\"a}venym{\"a}{\"a}, kun sis{\"a}ll{\"o}n l{\"a}mp{\"o}tila oli 140 <F128M>{\'E}<F255D>C ja ulkopinta oli vapaasti kosketuksissa 20 <F128M>{\'E}<F255D>C huoneilman kanssa. Sis{\"a}ll{\"o}n l{\"a}mmitys, pito 170 <F128M>{\'E}<F255D>C tai 200 <F128M>{\'E}<F255D>C tasolla ja vapaa j{\"a}{\"a}htyminen takaisin 140 <F128M>{\'E}<F255D>C:seen aiheutti aluksi keh{\"a}n kutistumista. T{\"a}llaisten l{\"a}mp{\"o}syklien aiheuttama nettovenym{\"a} muutaman jakson j{\"a}lkeen alkoi hieman kasvaa. Kuitenkin jos pidet{\"a}{\"a}n sallittuna keh{\"a}venym{\"a}n{\"a} 140 <F128M>{\'E}<F255D>C:ssa 0,5 {\%}:a, putki ilmeisesti kest{\"a}{\"a} yli 100 l{\"a}mp{\"o}sykli{\"a}, kun pitoaika huippul{\"a}mp{\"o}tilassa ei ylit{\"a} yht{\"a} tuntia. Sen sijaan 30 bar painetasolla putki siet{\"a}{\"a} sis{\"a}ll{\"o}n 200 <F128M>{\'E}<F255D>C l{\"a}mp{\"o}tilaa vain muutaman tunnin. Staattisella 10 bar paineella 140 <F128M>{\'E}<F255D>C:ssa ei havaittu merkitsev{\"a}{\"a} virumisvenym{\"a}{\"a} 350 h testausajassa. Tarkasteltava putkityyppi kest{\"a}{\"a} siis tilap{\"a}isi{\"a} lyhytaikaisia l{\"a}mmitysjaksoja 170 <F128M>{\'E}<F255D>C:seen ja 140 <F128M>{\'E}<F255D>C:ssa pitempiaikaistakin (>> 1 000 h/10 bar) rasitusta. Iskuvaurioitetun putken vuotopaine oli k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}ss{\"a} olematon, kun iskuenergia ylitti noin 15 J, tai vaurion halkaisija noin 27 mm, kun molemmat on normalisoitu {\o} 125 mm:n putkelle. N{\"a}ist{\"a} suureista soveltuu parhaiten k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n mittauksiin vaurion halkaisija d (mm), jonka funktiona vuotopaine p (bar) on muotoa p = 10 d + 270 (max. 110 bar), normalisoituna {\o} 125 mm:n putkelle.",
keywords = "glass fibers, reinforced plastics, thermal stresses, temperature, impact strength, durability, service life, life (durability), pressure vessels, process variables, pipes (tubes), experimental design, damage assessment, failure, creep strength, creep properties, GFRP",
author = "Pekka Pankakoski and Tero Uuttu and Pentti Kauppinen and Matti Sarkimo and Pertti Auerkari",
year = "1992",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4119-7",
series = "VTT Julkaisuja - Publikationer",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "771",
address = "Finland",

}

Pankakoski, P, Uuttu, T, Kauppinen, P, Sarkimo, M & Auerkari, P 1992, Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä. VTT Julkaisuja - Publikationer, no. 771, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä. / Pankakoski, Pekka; Uuttu, Tero; Kauppinen, Pentti; Sarkimo, Matti; Auerkari, Pertti.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 62 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 771).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä

AU - Pankakoski, Pekka

AU - Uuttu, Tero

AU - Kauppinen, Pentti

AU - Sarkimo, Matti

AU - Auerkari, Pertti

PY - 1992

Y1 - 1992

N2 - Lasikuitulujitemuovien käyttöalaa prosessiputkistoissa voidaan laajentaa entisestään, jos voidaan hyväksyä nykyistä korkeammat sisällön lämpötilat. Lämpöeristämättömän putken lujuus on eristettyä parempi, kun putken ulkopinnan läheisyydessä oleva materiaali kantaa merkittävän osan jännityksistä. Sallittua sisällön lämpötilaa voidaan tällöin periaatteessa nostaa. Lujitemuoviputken lujuutta voivat kuitenkin laskea putkeen kohdistuvat tilapäiset ylikuormitukset, jotka ilmenevät tavallista korkeampina lämpötiloina (lämpösykleinä) tai iskurasituksina. Tutkimuksessa selvitettiin kokeellisesti sisällön lämpötilan, lämpösyklien ja iskuvaurion vaikutusta eristämättömän paineputken (DN 125 PN 10 VE) jäännöslujuuteen ja elinikään. Eristämättömien astioiden paineistus 10 bar paineeseen kasvatti kehävenymää, kun sisällön lämpötila oli 140 <F128M>É<F255D>C ja ulkopinta oli vapaasti kosketuksissa 20 <F128M>É<F255D>C huoneilman kanssa. Sisällön lämmitys, pito 170 <F128M>É<F255D>C tai 200 <F128M>É<F255D>C tasolla ja vapaa jäähtyminen takaisin 140 <F128M>É<F255D>C:seen aiheutti aluksi kehän kutistumista. Tällaisten lämpösyklien aiheuttama nettovenymä muutaman jakson jälkeen alkoi hieman kasvaa. Kuitenkin jos pidetään sallittuna kehävenymänä 140 <F128M>É<F255D>C:ssa 0,5 %:a, putki ilmeisesti kestää yli 100 lämpösykliä, kun pitoaika huippulämpötilassa ei ylitä yhtä tuntia. Sen sijaan 30 bar painetasolla putki sietää sisällön 200 <F128M>É<F255D>C lämpötilaa vain muutaman tunnin. Staattisella 10 bar paineella 140 <F128M>É<F255D>C:ssa ei havaittu merkitsevää virumisvenymää 350 h testausajassa. Tarkasteltava putkityyppi kestää siis tilapäisiä lyhytaikaisia lämmitysjaksoja 170 <F128M>É<F255D>C:seen ja 140 <F128M>É<F255D>C:ssa pitempiaikaistakin (>> 1 000 h/10 bar) rasitusta. Iskuvaurioitetun putken vuotopaine oli käytännössä olematon, kun iskuenergia ylitti noin 15 J, tai vaurion halkaisija noin 27 mm, kun molemmat on normalisoitu ø 125 mm:n putkelle. Näistä suureista soveltuu parhaiten käytännön mittauksiin vaurion halkaisija d (mm), jonka funktiona vuotopaine p (bar) on muotoa p = 10 d + 270 (max. 110 bar), normalisoituna ø 125 mm:n putkelle.

AB - Lasikuitulujitemuovien käyttöalaa prosessiputkistoissa voidaan laajentaa entisestään, jos voidaan hyväksyä nykyistä korkeammat sisällön lämpötilat. Lämpöeristämättömän putken lujuus on eristettyä parempi, kun putken ulkopinnan läheisyydessä oleva materiaali kantaa merkittävän osan jännityksistä. Sallittua sisällön lämpötilaa voidaan tällöin periaatteessa nostaa. Lujitemuoviputken lujuutta voivat kuitenkin laskea putkeen kohdistuvat tilapäiset ylikuormitukset, jotka ilmenevät tavallista korkeampina lämpötiloina (lämpösykleinä) tai iskurasituksina. Tutkimuksessa selvitettiin kokeellisesti sisällön lämpötilan, lämpösyklien ja iskuvaurion vaikutusta eristämättömän paineputken (DN 125 PN 10 VE) jäännöslujuuteen ja elinikään. Eristämättömien astioiden paineistus 10 bar paineeseen kasvatti kehävenymää, kun sisällön lämpötila oli 140 <F128M>É<F255D>C ja ulkopinta oli vapaasti kosketuksissa 20 <F128M>É<F255D>C huoneilman kanssa. Sisällön lämmitys, pito 170 <F128M>É<F255D>C tai 200 <F128M>É<F255D>C tasolla ja vapaa jäähtyminen takaisin 140 <F128M>É<F255D>C:seen aiheutti aluksi kehän kutistumista. Tällaisten lämpösyklien aiheuttama nettovenymä muutaman jakson jälkeen alkoi hieman kasvaa. Kuitenkin jos pidetään sallittuna kehävenymänä 140 <F128M>É<F255D>C:ssa 0,5 %:a, putki ilmeisesti kestää yli 100 lämpösykliä, kun pitoaika huippulämpötilassa ei ylitä yhtä tuntia. Sen sijaan 30 bar painetasolla putki sietää sisällön 200 <F128M>É<F255D>C lämpötilaa vain muutaman tunnin. Staattisella 10 bar paineella 140 <F128M>É<F255D>C:ssa ei havaittu merkitsevää virumisvenymää 350 h testausajassa. Tarkasteltava putkityyppi kestää siis tilapäisiä lyhytaikaisia lämmitysjaksoja 170 <F128M>É<F255D>C:seen ja 140 <F128M>É<F255D>C:ssa pitempiaikaistakin (>> 1 000 h/10 bar) rasitusta. Iskuvaurioitetun putken vuotopaine oli käytännössä olematon, kun iskuenergia ylitti noin 15 J, tai vaurion halkaisija noin 27 mm, kun molemmat on normalisoitu ø 125 mm:n putkelle. Näistä suureista soveltuu parhaiten käytännön mittauksiin vaurion halkaisija d (mm), jonka funktiona vuotopaine p (bar) on muotoa p = 10 d + 270 (max. 110 bar), normalisoituna ø 125 mm:n putkelle.

KW - glass fibers

KW - reinforced plastics

KW - thermal stresses

KW - temperature

KW - impact strength

KW - durability

KW - service life

KW - life (durability)

KW - pressure vessels

KW - process variables

KW - pipes (tubes)

KW - experimental design

KW - damage assessment

KW - failure

KW - creep strength

KW - creep properties

KW - GFRP

M3 - Report

SN - 951-38-4119-7

T3 - VTT Julkaisuja - Publikationer

BT - Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Pankakoski P, Uuttu T, Kauppinen P, Sarkimo M, Auerkari P. Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 62 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 771).