Väitös, konetekniikka, DI Maria Silva

Väitöskirjan nimi: Application of hydrogen-as-a-probe to detect early microstructural imperfections in a power plant's steel

Väittelijä: Maria Silva
Vastaväittäjä: Prof. Pasi Peura, Tampere University 
Kustos: Prof. Pedro Vilaça, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu 

Energiantuotantolaitosten elinikä on tyypillisesti 20–50 vuotta, ja monet ydinvoimalaitokset lähestyvät suunnitellun käyttöikänsä päätöstä. Elinkaaren jatkaminen on kustannustehokas ja ympäristön kannalta suotuisa vaihtoehto; se kuitenkin edellyttää varhaisten, pienen mittakaavan vaurioiden luotettavaa havaitsemista haastavissa käyttöolosuhteissa, jotka ovat usein tavanomaisten ja kehittyneiden rikkomattomien tarkastusmenetelmien ulottumattomissa. 

Väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena on esittää vety koettimena -lähestymistapaa ja tarkastella sen toteuttamiskelpoisuutta ja luotettavuutta varhaisten pienimittakaavaisten vaurioiden havainnointiin kuumalujassa teräksessä 13CrMo4-5. Teräslaatua käytetään laajasti voimalaitosten komponenteissa, kuten kokoojaputkissa ja paineastioissa. Työn tutkimus tuottaa myös uutta kokeellista dataa ja lisää ymmärrystä vedyn vuorovaikutusmekanismeista pitkän käyttöiän aikana muodostuneiden mikrorakenteen piirteiden kanssa. 

Tutkimus yhdistää vedyn mittaukset lämpödesorptiospektroskopian avulla mikrorakenteen piirteisiin. Keskeinen osa tutkimusta on käytöstä poistetun yli kolmen vuosikymmenen käyttöhistorian omaavan kokoojaputken analysointi. Tulokset osoittavat vahvoja korrelaatioita vedyn desorptioprofiilien ja mikrorakenteellisten piirteiden välillä, sisältäen virumiskolot. 

Tulokset korostavat vety koettimena -lähestymistavan herkkyyttä ja edistävät herkemmän tarkastuksen sekä käyttöiän arvioinnin strategioiden kehittämistä voimalaitosten ja muiden energiajärjestelmien korkealämpötilakomponenteille. Vaikka tässä työssä käytetyt menetelmät soveltuvat pieniin, irrotettuihin näytteisiin, tulokset muodostavat ilmiölle mekanistisen viitekehyksen tulevien rikkomattomien tai minimaalisesti invasiivisten diagnostiikkateknologioiden kehittämisen tueksi. Kokonaisuutena väitöskirja edistää kriittisen energiainfrastruktuurin turvallisuutta, luotettavuutta ja kestävää käyttöä.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.

Yhteystiedot: mariaines.silva@vtt.fi