Miksi laivan putkijännitysanalyysi on tärkeä?
Putkijännitysanalyysin merkitys laivan turvallisuudelle ja toiminnalle
Putkijännitysanalyysi on tärkeä osa laivan turvallisuuden ja toiminnan varmistamista. Laivoissa kulkee tuhansia metrejä putkia, joissa liikkuu monenlaisia aineita, kuten polttoainetta, vettä, höyryä ja pakokaasua. Putken hajoaminen kesken laivan toiminnan voi vaarantaa koko laivan toiminnan ja siellä työskentelevän henkilökunnan turvallisuuden. Turvallisuuden ja kestävyyden varmistamiseksi putkistolle suoritetaan tilaajan valitsemien sääntöjen mukainen analyysi.
Hyötyä?
Rakenteen kestävyyden varmistaminen
Yksi putkistojen jännitysanalyysin päätavoitteista on varmistaa putkistojärjestelmän kestävyys. Tämä tarkoittaa, että putkien on kestettävä niiden kuljettaman nesteen tai kaasun sisäinen paine sekä ulkoiset voimat, kuten tuuli, seismiset aktiviteetit ja lämpölaajeneminen. Perusteellisen jännitysanalyysin avulla voidaan tunnistaa järjestelmän mahdolliset heikot kohdat ja ryhtyä korjaaviin toimenpiteisiin jo suunnitteluvaiheessa, jolloin vikoja, vuotoja tai repeämiä voidaan ennaltaehkäistä.
Optimaalinen suunnittelu ja kustannustehokkuus
Optimaalinen putkistosuunnittelu tasapainottaa joustavuuden ja lujuuden varmistaen, että järjestelmä kestää erilaisia kuormituksia ilman liiallista jännitystä. Putkistojen jännitysanalyysi auttaa saavuttamaan tämän tasapainon arvioimalla eri suunnitteluvaihtoehtoja ja valitsemalla tehokkaimman. Tämä ei ainoastaan paranna järjestelmän turvallisuutta ja luotettavuutta, vaan myös vähentää materiaalin ja rakentamisen kustannuksia. Kun kestävyys ja optimaalisin reitti putkille on suunniteltu, korreloituu se suoraan tulevaisuuden kustannuksiin. Laivan rakennusvaiheessa säästetään materiaalia, ja turhilta putkistojen hajoamisilta voidaan välttyä, mikä tekee laivan toiminnasta luotettavamman ja vähentää korjauskustannuksia.
Analyysi
Analyysin suorittaminen on tarkka ja harkintaa vaativa prosessi. Sen tekijän täytyy tuntea putkien käyttäytyminen. Putkissa vaihtuu materiaali, paksuus, kuljetettava aine sekä olosuhteet, jotka putkiin kohdistuvat. Näiden lisäksi putkistoihin kuuluu myös putkitukia, laippoja, venttiileitä sekä muita osia, jotka on huomioitava. Analyysin suorittajan täytyy myös ymmärtää, mitkä voimat aiheuttavat millaisia kuormituksia ja mikä on todennäköisin hajoamisen syy.
Analyysi suoritetaan yleensä käyttäen FEM/FEA-ohjelmistoa sen monimutkaisuuden ja suuruuden takia. Analyysi voidaan suorittaa myös käsin, mutta suurien kokonaisuuksien takia se ei yleensä ole kannattavaa. Pienempiä tarkistuksia ja analysointeja voidaan kuitenkin suorittaa käsin. Analyysissä täytyy käyttää tilaajan haluamaa säännöstöä, joista käytetyimmät ovat ASME B31.3 ja EN13480. ASME on amerikkalainen The American Society of Mechanical Engineersin tuottama ja EN on eurooppalainen European Standards. Näistä säännöstöistä löytyy tarvittavat tiedot ja kaavat analyysin suorittamiseen. Vaikka analysoitavat asiat ovat samoja, eroavat säännöstöt hieman toisistaan. Näiden lisäksi myös luokituslaitoksen sääntöjä sekä mahdollisesti haluttuja standardeja täytyy noudattaa.
Lopputulos
Kun analyysi on saatu päätökseen, on välttämätöntä laatia siitä kattavat dokumentaatiot. Dokumentaation avulla voidaan varmistaa, että analyysi on suoritettu asianmukaisesti, halutulla tavalla sekä käytettyjen sääntöjen ja standardien mukaisesti. Lisäksi dokumentaatio mahdollistaa analyysin toistamisen, mikä auttaa välttämään aiemmin tehtyjä virheitä tulevaisuudessa.
Yhteenveto
Putkijännitysanalyysin suorittaminen edellyttää syvällistä tietämystä ja asiantuntemusta aiheesta. Vaikka analyysin tekeminen ei välttämättä ole yksinkertaista tai nopeaa, sen tuottamat tulokset voivat olla merkittäviä tulevaisuuden kannalta. Analyysi auttaa tunnistamaan putkiston mahdolliset heikkoudet ennen niiden muuttumista ongelmiksi, mikä parantaa laivan järjestelmien luotettavuutta ja vähentää huoltokustannuksia.
Lähteet:
Valjus, E. Putkijännitysanalyysi laivan suunnitteluprojektissa – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.
Artikkelikuva: Finnlines, 2023. Discovering Restricted Areas on the Ship – Finnlines
Kuva: PVENG. Screenshots of Pipe Stress Analysis In Action – Pressure Vessel Engineering