Media

Ajankohtaista

10.7.2012 15.21

Virheettömiä hitsejä syntyy EB-hitsauksella kuin liukuhihnalla

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen suunnitellun kuparikapselin kannen hitsauskokeiden tulokset osoittavat, että Posivalla on valmius saada aikaan virheetöntä hitsiä. Jatkossa pyritään osoittamaan, että hyvälaatuisia hitsejä pystytään tekemään sarjana. Hitsauksen kehitystyön tavoitteena on löytää menetelmät virheettömän, pitkäaikaisturvallisuusvaatimukset täyttävän hitsin tekemiseen.

 

Mitä tarkastusten tulokset kertoivat kannen ja kuparikapselin hitsaussauman laadusta, Posivan kehitysinsinööri Jorma Pitkänen?

"Hitsauksen laatuhan ei tule tarkastamalla vaan optimoimalla hitsausmenetelmä maksimaaliseen tehokkuuteen. Tällä hetkellä näyttäisi hitsausinsinöörin parametrit olevan kohdallaan. Pintavikoja hitsissä ei enää juurikaan ole. Myös hitsin keskialue on täysin puhdas, eikä siinä ole rikkomattomilla menetelmillä havaittavia vikoja.

Hitsi on nyt kehitetty sellaiseksi, että Posivan näkökulmasta se täyttää loppusijoitusvaatimukset. Nämä muutamat viimeiset hitsit ovat virheettömiä, ja niitä pitää pystyä tekemään lisää jatkossakin samalla laatutasolla.”

 


jorma
Kehitysinsinööri Jorma Pitkänen

Kuinka hitsien tarkastaminen käytännössä tehdään?

”Tarkastuksessa havainnoidaan mahdolliset pintaviat ja hitsin tilavuudessa olevat viat. Pinta-menetelmät ulottuvat 5–10 millimetriin hitsin pinnasta ja tilavuusmenetelmät koko hitsin tilavuuteen aina noin 50–60 mm syvyyteen asti. Pintatutkimus tehdään visuaalisella tarkastuksella kameran avulla ja pyörrevirtatarkastuksella sähkömagneettisen kelan avulla. Kamera ja kela kiertävät hitsin alueen ympäri etsien hitsissä olevia pintavikoja. Visuaalinen ja pyörrevirtatekniikka täydentävät ja helpottavat vikojen analysoinnissa ultraääni- ja radiografiatarkastusta.

Hitsin tilavuuden osalta tarkastuksessa käytetään ultraääntä ja radiografiaa eli käytännössä röntgenkuvausta. Ultraäänitutkimus on kuin kalaparvien etsimistä kaikuluotauksella. Aallot heijastuvat takaisin hitsivioista, joita etsimme ja näitä heijastuksia arvioimme sitten tarkemmin. Radiografiassa tiheysvaihtelut erottuvat tarkastuksessa: tiheämmät kohdat näkyvät yleensä tummina ja harvemmat kohdat vaaleina kohtina röntgenkuvassa. Esimerkiksi reiän kohdasta röntgensäde menee helpommin läpi ja se näkyy vaaleana, jolloin se on helposti havaittavissa röntgenkuvassa, jossa tausta on tumma.

Kaikki edellä mainitut tutkimustavat ovat ainetta rikkomattomia (Non-Destructive Testing, NDT) tarkastusmenetelmiä, jotka täydentävät kuparihitsin laadun arvioinnissa toisiaan.”


hitsitark
Kapseli visuaalisessa pinnantarkastuksessa


rontgen
Kapseli "röngenkuvauksessa"

Missä hitsien tarkastukset tehdään?

"Espoon Otaniemessä VTT:n tiloissa on Posivan rakentama laitteisto kuparihitsin ja -kannen- tarkastuksia varten. Lisäksi Posiva ja SKB tekevät tarkastuksia yhteistyönä Oskarshamnissa Ruotsissa lineaarikiihdyttimellä.”


Kuinka Posiva varmistaa tarkastustulosten oikeellisuuden?

”Kutakin tarkastusmenetelmää varten on tehty vertailukappaleita, joissa on erikokoisia vertailuvikoja. Niiden avulla todistamme, että laitteistomme pystyy havaitsemaan erityyppisiä ja erikokoisia hitsausvikoja, jos sellaisia yleensä syntyy viimeaikaisiin hitsaustuloksiin perustuen." hehkuttaa Pitkänen.

"Tutkimme myös kaikkia vikoja, joita hitseistä on aiemmin löytynyt, ja määritämme todellisista näytteistä vikojen kokoja. On todennäköisesti mahdotonta tehdä sellaista hitsiä, jossa ei olisi yhtään ainoaa vikaa. Hyvässä hitsissä viat ovat pieniä ja merkityksettömiä pitkäaikaisturvallisuuden kannalta. Nämä viimeaikaiset hitsit ovat juuri näitä hyviä hitsejä eli "priimaa". Jotta tarkastukset ovat uskottavia, meidän on arvioitava jokaisen hitsin tarkastuksessa käytetyn menetelmän luotettavuutta. Arvioimme siis sitä, ovatko havainnointimenetelmämme riittävän tarkkoja ja täyttävätkö ne viranomaisten asettamat tiukat vaatimukset.”

rontgenkuva

Röntgenkuvia hitseistä


Miten hitsauksen kehitystyötä tästä eteenpäin jatketaan, Posivan kehitysinsinööri Timo Salonen?

”Seuraava vaihe on NDT:n tulosten tulkinta ja raportointi. Sen rinnalla tehdään alkusyksyllä ainetta rikkovia kokeita, joissa selvitetään hitsien virheettömyyttä NDT-menetelmistä riippumattomilla menetelmillä. Viimeksi NDT:llä tarkastettu hitsi liittyi kapselin sulkemiseen ja alustavien tulosten perusteella sulkeminen onnistui virheettömästi. Kapselin kansien hitsauskokeet jatkuvat kesän ja alkusyksyn aikana. Kokeilla kerätään lisätietoa niistä ominaisuuksista, joita hitsiltä edellytetään. Ainetta rikkomattomien ja rikkovien kokeiden tulosten pohjalta analysoimme, kuinka hyvin ja luotettavasti tällä hitsausmenetelmällä ja valituilla arvoilla saavutetaan virheetön hitsi.”

 

Miten tuloksia aiotaan jatkossa hyödyntää?

”Niitä hyödynnetään loppusijoituslaitoksen rakentamislupahakemuksen tausta-aineistossa ja hitsausmenetelmän lopullisessa valinnassa. Menetelmän valinta tehdään suunnitelmien mukaan vuoden 2013 loppuun mennessä.”

SalonenPitkanen
Timo Salonen ja Jorma Pitkänen tutkivat tarkastuksen tuloksia.



Palaa otsikoihin



Jaa artikkeli: