Inverkan av väte på förtida haveri av lagerstål
- Diarienummer
- SM14-0009
- Start- och slutdatum
- 150101-170131
- Beviljat belopp
- 948 915 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Syftet med projektet är att undersöka mekanismer för förtida lagerhaverier, med fokus på inverkan av väte. Förtida haverier förekommer t.ex. inom vindkraftsindustrin och kan ske vid lagerlivslängder som är storleksordningar kortare än beräknat. Det är mycket viktigt för SKF att öka förståelsen för de bakomliggande mekanismerna för att kunna reducera sådana haverier genom utveckling av t.ex. lagerstål, lagerdesign och applikationsteknik. Resultaten förväntas tillåta avsevärt förbättrade livslängder för påverkade system. Lager och lagerstål kommer utsättas för provning i förhållanden som utifrån kända fall och starka hypoteser orsakar väteinducerade haverier. Avancerade mikroskopitekniker kommer tillämpas för att studera vätes inverkan genom metallografiska och fraktografiska studier. Arbetet kommer utföras hos forskargruppen Materialens Mikrostruktur vid Institutionen för Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola. Gruppen har utomordentlig infrastruktur för materialanalys och därtill god renommé inom industriellt relevant materialforskning, vilket ytterligare förstärks av SKF:s närvaro under projektet. Den ansökande kommer tillägna 40% av heltidstjänst åt forskning på Chalmers under en kalenderperiod om två år medan resterande tid (60%) ägnas åt SKF. Vistelsen på Chalmers tillåter den ansökande att växa i sin roll som forskare och forskningsledare i gränslandet mellan industri och akademi och gagnar såväl den ansökande som den svenska industrin.
Populärvetenskaplig beskrivning
När ett rullningslager används sker närmast oundviklig utmattning av stålet i dess komponenter, vilket typiskt leder till haveri. Vid omständigheter där mekaniska laster dominerar utmattningen är de bakomliggande mekanismerna tämligen väl kända och lagrets livslängd kan förutses med god precision. Detta benämns som klassiskt haveri och förutsägbarheten medger att lagret kan bytas ut vid lämplig tidpunkt genom förebyggande underhåll. Under vissa förhållanden sker dock haveriet hastigt och oförutsägbart genom mekanismer som inte är kända i detalj idag. Här sägs lagret vara föremål för förtida haveri, vilket i de flesta industriella sammanhang leder till oplanerade driftstopp och ekonomiska förluster för användaren. Typexempel för denna typ av haverier finns inom vindkraftsindustrin och haverierna påverkar således globala användandet av förnybar energi. Tidigare forskning inom såväl industrin som akademin har identifierat faktorer som kan orsaka förtida haverier, t.ex. närvaron av väte i stålet. En stark hypotes är att vätet initierar eller accelererar utmattning på närmast atomär nivå, men detta har inte kunnat påvisats i experimentellt. Vätet i sin tur anses kunna härstamma från t.ex. korrosionsreaktioner, lagrets smörjmedel eller inverkan av elektriska krypströmmar. Kunskapen om de bakomliggande mekanismerna och händelseförloppen kring väteinducerade skador är idag otillräcklig och tidigare experimentella studier har huvudsakligen utförts under kraftigt förenklande förhållanden. Målet med detta projekt är att förvärva djupare kunskap om vilken inverkan väte har på förtida haverier i faktiska lagertillämpningar. Kunskapen förväntas ge SKF möjligheten till att: 1)"Förebygga förtida haverier genom utveckling av lagerstål, design och applikationsteknik. 2)"Bättre kunna beräkna livslängder vid de undersökta förhållandena genom förbättrade material- och utmattningsmodeller. Väte är svårt att analysera givet sina egenskaper som lätt och flyktigt ämne. I detta arbete tillämpas avancerade analystekniker på Chalmers kapabla till att studera väte och dess inverkan på stålet ned till atomär nivå. Projektet sammanför expertis inom SKF:s och Chalmers respektive styrkeområden (lagerstål och lagertillämpning, respektive avancerad materialkaktärisering och fysikalisk metallurgi) och förväntas leda till viktiga framsteg inom detta forskningsområde.