Fatigue and degradation of materials in utility assets
- Reference number
- SM20-0004
- Start and end dates
- 210101-211231
- Amount granted
- 202 648 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The main objective is to ensure continued production in Vattenfall’s wind-, water- and nuclear power plants by avoiding breakdown or unplanned plant standstill due to mechanical or structural failures. The objectives include safe operation procedures and more accurate plans for preventive maintenance of existing units. The objective is also to utilize the improved understanding on mechanical damages to acquire more durable new units. For the structural fundaments produced by Vattenfall, the objectives include improved design and maintenance to limit environmental degradation within the operation life. In the first year, focus will be on knowledge transfer and training on fatigue and environmental degradation. The period includes the review and characterisation of potential damages. In the second year, focus will move towards developing and implementing improved life predicting tools in design and operations. New research areas will be identified, and new research initiatives will be initiated. The work will include strategic research, feasibility studies and hypothesis building. The expected results include increased knowledge on the underlying physical mechanisms of fatigue and environmental degradation in mechanical and structural components and materials in Vattenfalls power units. Improved design guides, operation procedures and maintenance plans are implemented. New research cooperation will be identified, and new prioritized research project have commenced.
Popular science description
Sverige står inför omvandling av våra energisystem till klimatneutral och hållbar elproduktion och fossilfria transporter. Omställningen av transporter skapar behov av mer el som ska produceras av förnyelsebara energikällor som sol- och vindkraft. De förnyelsebara energikällorna är beroende av lokalt väder och årstidernas växlingar vilket medför att övriga energikällor som vattenkraften måste kunna ställas om till att möta variationerna hos vind- och solkraft. Nya driftsförhållanden med variabla laster i våra vattenkraftverk påverkar risken för utmattning i mekaniska komponenter. Vindkraften är fortfarande en ny energikälla i stora sammanhang. Först nu kan vi se hur den långsiktiga utmattningståligheten är hos de mekaniska komponenterna. Först nu kommer vi att se vilka som är de långsiktiga och kritiska utmattningsfenomenen. Nu kan vi även börja se hur miljö i form av fukt, is, temperaturväxlingar och salt för havsbaserade verk, påverkar de lastbärande strukturerna hos vindkraftverken. Den pågående livslängdsförlängningen av våra kvarvarande kärnkraftverk medför att kritiska komponenter som varit i drift i 40 år ska säkras för fortsatt drift. Frågor om åldringens påverkan på materialens fortsatta utmattningsmotstånd efter långvarig drift i höga temperaturer är speciellt viktiga. Detta är frågor som först nu blivit aktuella eftersom vi sällan har använt enheter under så lång tid. Det aktuella projektet inom strategisk mobilitet innebär att Professor Bo Alfredsson från KTH hållfasthetslära kommer att arbeta inom Vattenfall forskning och utveckling med utmattning och miljöeffekter på material och strukturer hos elproducerande anläggningar. Professor Alfredsson kommer att ta med sig 25 år erfarenhet från ledande forskning inom utmattning av mekaniska komponenter och miljöbetingad försämring av materialegenskaper hos lastbärande strukturer till värdorganisationen Vattenfall. Genom att Vattenfall är ledande på energimarknaden i Sverige har arbetet goda förutsättningar att slå igenom inom hela branschen. Projektet innebär en avsevärd kunskapsöverföring från forskningen till verksamma ingenjörer, från universitet till industrin. Samtidigt förs fördjupad information och förståelse för verkliga skador och laster i drift till universitetet och forskningen, vilket på sikt kommer att leda till bättre forskning.