Degradacja materiałów

Główny obszar działalności grupy koncentruje się wokół zagadnień związanych z oceną zmian właściwości eksploatacyjnych materiałów konstrukcyjnych wynikających z procesów zachodzących w trakcie ich użytkowania.

Obszar badań dotyczy oceny szybkości zmian strukturalnych, będących wynikiem przemian fizycznych lub chemicznych w materiałach, wywołanych długotrwałym działaniem czynników zewnętrznych takich jak środowisko, naprężenia czy temperatura. Ze względu na fakt, że podstawowy zakres działalności grupy to współpraca z przemysłem chemicznym w tym rafineryjno-petrochemicznym, prace badawcze koncentrują się wokół predykcji czasu eksploatacji urządzeń produkcyjnych w tym reaktorów i rurociągów.

Procesy degradacji materiałów konstrukcyjnych w środowisku naturalnym oraz w warunkach użytkowania to podstawowy aspekt w projektowaniu materiałów. Grupa prowadzi prace badawcze w zakresie projektowania urządzeń technicznych i konstrukcji poprzez modelowanie numeryczne z uwzględnieniem ich żywotności. Zespół realizuje szeroki zakres badań właściwości materiałów metalicznych, kompozytowych i polimerowych w kontekście opisu ich degradacji w następstwie użytkowania. Zainteresowania badawcze zespołu obejmują również prace nad doborem materiałów oraz projektowaniem rozwiązań konstrukcyjnych w celu nadania im pożądanych właściwości i funkcjonalności dla określonych warunków eksploatacji oraz wydłużenia czasu użytkowania. Prowadzone badania obejmują ocenę wpływu degradacji zmęczeniowej, cieplnej, fotodegradacji i starzenia na właściwości materiałów.

Szczególny dział zainteresowań grupy stanowią prace badawcze prowadzone dla przemysłu. Materiały metaliczne stosowane w energetyce, przemyśle chemicznym i rafineryjnym, w wyniku nawodorowania gazowego, w warunkach przesycenia i cyklicznego przesycania materiału wodorem, są narażone na zmiany strukturalne. Monitorowanie degradacji wodorowej możliwe jest w oparciu o wyniki badań nieniszczących prowadzonych bezpośrednio na obiektach. Spośród wielu możliwych do wykorzystania metod badawczych, szczególną uwagę zwrócić należy na takie techniki jak emisja akustyczna, defektoskopia ultradźwiękowa, metoda prądów wirowych oraz pomiary właściwości mechanicznych metodami przenośnymi. Grupa specjalizuje się w opracowaniu procedur do systematycznej kontroli metodami nieniszczącymi obiektów przemysłowych narażonych na działanie wodoru.

Grupa badawcza prowadzi działalność doradczą, ekspercką i szkoleniową w zakresie nadzoru nad badaniami okresowymi, przeglądami technicznymi oraz realizacją prac remontowych instalacji. Prowadzi prace związane z monitorowaniem poprawności działania infrastruktury technicznej. Wdraża autorskie Programy Kontroli Eksploatacyjnej opracowywane indywidualnie dla każdego urządzenia, które pozwalają na wydłużenie czasu pomiędzy remontami oraz prognozowanie żywotności urządzeń.

 

Tematyki badawcze

  • Degradacja mikrostruktury tworzyw metalicznych w kontekście utraty właściwości eksploatacyjnych
  • Ocena wpływu zjawisk korozyjnych na stan techniczny konstrukcji inżynierskich
  • Degradacja materiałów kompozytowych w tym wpływ warunków środowiskowych na żywotność konstrukcji kompozytowych
  • Degradacja termiczna i palność materiałów kompozytowych
  • Projektowanie urządzeń i konstrukcji (modelowanie konstrukcji z uwzględnieniem warunków użytkowania - MES)
  • Wykorzystanie technik badawczych NDT w badaniach materiałów i konstrukcji
  • Opracowywanie i wdrażanie Programów Kontroli Eksploatacyjnej w zakresie wydłużenia cyklu pracy urządzeń i konstrukcji
  • Ocena właściwości materiałów na różnym stopniu eksploatacji

 

Oferta badawcza

  • Badania i analiza przyczyn i ocena mechanizmów zniszczenia materiałów.
  • Badania i analiza stanu powierzchni materiałów.
  • Ekspertyzy i opinie z zakresu przyczyn uszkodzenia materiałów oraz degradacji detali w przemyśle i transporcie.
  • Badania właściwości mechanicznych materiałów.
  • Badania metodami NDT tworzyw metalicznych i materiałów kompozytowych.
  • Badania i charakteryzowanie jakościowe i ilościowe mikrostruktury materiałów. metalicznych i tworzyw sztucznych.
  • Badania starzeniowe w komorze klimatycznej.
  • Badania starzeniowe w komorze UV.
  • Ocena właściwości wytrzymałościowych metodami przenośnymi ABIT
  • Wyznaczanie żywotności resztkowej materiałów metodami przyspieszonego pełzania
 

Infrastruktura badawcza

Badania nieniszczące (metody przenośne)

  • System emisji akustycznej Vallen AMSY-5, AMSY-6 ze 191 kanałami pomiarowymi
  • Przenośny dwukanałowy system emisji akustycznej Interunis Uniscope
  • Defektoskopy ultradźwiękowe Olympus Omniscan MX2, Omniscan MX i Focus LT z systemem Phased Array i TOFD
  • System defektoskopii dalekozasięgowej (Guided Waves) Ultrawave LRT
  • Defektoskop ultradźwiękowy Epoch 4
  • Grubościomierz ultradźwiękowy 38DL PLUS
  • Oprogramowanie EXTENDE CIVA do symulacji numerycznych badań ultradźwiękowych
  • Defektoskop prądowirowy Nortec 600
  • Defektoskop prądowirowy Olympus Omniscan MX z systemem Eddy Current Array
  • Urządzenie MultiScan MS 5800 do badań rurek technikami ECT, RFT, MFL i NFT
  • Grubościomierz do warstw Elcometer 456
  • Kamera termograficzna VIGOcam v50
  • Przenośny spektrometr rentgenowski Olympus Delta DP-2000
  • Przenośne twardościomierze cyfrowe Krautkramer MIC 10, MIC 20 i MIC 20 TIV
  • Przenośny ferrytoskop Fisher MP 30
  • Przenośne mikroskopy Keyence VHX-600 i UHX-100K
  • Zestawy replik silikonowych

Charakteryzowanie właściwości materiałów

  • Urządzenie do nieinwazyjnego pobierania próbek – ESTIM Small Sample Scooping Machine
  • Statyczna maszyna wytrzymałościowa Zwick Roell Z050 z oprzyrządowaniem do badania próbek standardowych i pomniejszonych
  • Stanowisko do badań Small Punch Test (SPT) w zakresie temp. -190 ÷23oC
  • Stanowisko do badań SPT w warunkach pełzania do 600oC
  • Dynamiczna maszyna wytrzymałościowa MTS Landmark 250 kN
  • Stanowisko do badań wytrzymałościowych Microtest 50 kN w podwyższonej temperaturze
    do 800oC
  • Stanowisko do badań odporności na pełzanie Microtest do 800oC
  • Komora klimatyczna ARS-680 ESPEC
  • Komora Q-SUN Xe-1 z lampą ksenonową
  • Mikrokalorymetr PCFC

Preparatyka próbek i metalografia

  • Wycinarka drutowa AccuteX AU-300iA
  • Wycinarka drutowa Mitsubishi MV1200S
  • Mikroskop metalograficzny ZEISS Axio Observer
  • Mikroskop metalograficzny Nikon Epiphot 200
  • Precyzyjna polerka metalograficzna MULTIPREP firmy ALLIED
  • Szlifierko-polerka metalograficzna SAPHIR 550 firmy ATM
  • Urządzenie do trawienia Elekrochemicznego POLIMAT 2 firmy BUEHLER
  • Ręczne szlifierko-polerki SAPHIR firmy ATM
  • Wysokotemperaturowa praska do inkludowania próbek OPAL 480 firmy ATM
  • Praska do inkludowania próbek porowatych CitoVac firmy STRUERS
  • Hitachi IM4000 – trawienie wiązką jonów.

 

Współpraca krajowa

  • Polski Koncern Naftowy Orlen S.A.
  • Orlen Lietuva AB
  • Basell Orlen Polyolefins Sp. z o. o.
  • Grupa Lotos S. A.
  • Rafineria Nafty Jedlicze S.A.
  • Przedsiębiorstw Eksploatacji Rurociągów Naftowych „Przyjaźń” S.A.
  • PGE Polska Grupa Energetyczna S.A.
  • Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A.
  • Operator Gazociągów Przesyłowych Gaz-System S.A.
  • GASPOL S.A.
  • GE Power S.A.
  • Fabryka Broni „ŁUCZNIK” - Radom sp. z o.o.
  • Mesko S.A.
  • Danfoss Poland sp. z o.o.
  • Wytwórnia Sprzętu Komunikacyjnego Rzeszów sp. z o.o.
  • Pratt& Whitney Rzeszów S.A.
  • Polimex-Mostostal S.A.
  • Mostostal Puławy S.A.
  • Achema AB
  • SGS Polska sp. z o.o.
  • Urząd Dozoru Technicznego
  • Grupa Azoty Zakłady Azoty Kędzierzyn S. A.
  • ZRE Katowice S.A.

 

Projekty

  • PBS1/B6/8/2012 – Nieinwazyjne metody oceny degradacji fizyko-chemicznej i mechanicznej elementów konstrukcji kompozytowych (KOMPNDT)
  • POIG.01.03.01-14-074/12 - Monitorowanie zużycia eksploatacyjnego i optymalizacja procesu naprawczego wirników turbin parowych (POIG 1.3.1.)
  • LIDER/18/44/L-3/NCBR/2012 – Metodyka charakteryzowania, w rzeczywistym stanie degradacji, materiału i połączeń spawanych ciśnieniowych rurociągów technologicznych do transportu substancji chemicznych o temperaturze niższej od minus 100°C z wykorzystaniem Emisji Akustycznej
  • Gekon - Magazynowanie energii w postaci wodoru w kawernach solnych (HESTOR)
  • Gekon - Odzysk energii z odpadów komunalnych i biomasy (GECON)
  • UOD-DEM-1-217/001 – Pilotażowy, zintegrowany, aparaturowo-technologiczny system do produkcji metodą ciągłej pirolizy sadzy technicznej i oleju popirolitycznego z od padów gumowych, w szczególności zużytych opon samochodowych
  • BG1/OPTIDRILLTEC/13 - Optymalizacja parametrów wierceń, w tym dobór technologii wiercenia, narzędzi, płynów wiertniczych i cementownia otworów pionowych i horyzontalnych dla eksploatacji złóż gazu łupkowego (OPTDRILLTEC)
  • PBS3/B5/40/2015 – Opracowanie nieniszczących metod charakteryzacji warstw nawęglanych w kołach zębatych (AIRLOT)
  • BIOSTRATEG - Podniesienie efektywności wykorzystania surowca drzewnego w procesach produkcji w przemyśle
  • POIR.01.01.01-00-0158/16 - Badania przemysłowe i prace rozwojowe w zakresie opracowania i wykonania prototypów opcjonalnego typoszeregu innowacyjnych foteli przeznaczonych do wyposażenia szynowych środków transportu do masowego przewozu osób
  • POIR/01.02.00-18-1 - Badania i rozwój nowych, innowacyjnych metod projektowania i wytwarzania kompozytowych lotniczych struktur pierwszorzędowych    
  • LIDER/0018/L-7/2015 - Nowy kompleksowy sposób oceny stanu technicznego urządzeń ciśnieniowych instalacji eksploatowanych w przemyśle chemicznym i petrochemicznym, wykorzystujący analizy sygnałów emisji akustycznej, pola naprężeń konstrukcji i stanu degradacji materiału.
  • POIR.01.01.01-00-0208/17 - Automatyczna linia kontroli i badania jakości pierścieni i obręczy z inteligentnym systemem identyfikacji i pomiaru wad wewnętrznych metodą PA, pomiaru błędów kształtu przy użyciu głowic pomiarowych 3D oraz badania własności mechanicznych SMART-HARD.
  • POIR.04.01.01-00-0010/18 (INGA) - Multilateralny małośrednicowy otwór odgazowujący pokłady węgla - MINE GAS SLIMHOLE DRILLING (MIGASLIDRILL)

 

Kontakt

dr hab. inż. Andrzej Zagórski
andrzej.zagorski@pw.edu.pl
22 2348136
Zakład Projektowania Materiałów