De huidige procedures
De meeste geboute verbindingen worden door middel van torque gemaakt. Bij gebruik van torque in een boutverbinding wordt een roterende beweging door de geometrie van een bout omgezet in voorspanning. Bij het voorspannen van bouten met torque gaat tot 90% van de torque verloren in weerstand. De opbouw van de voorspanning stopt wanneer de weerstand gelijk is aan de hoeveelheid torque dat op de bout wordt uitgeoefend. Omdat deze weerstand niet altijd gelijk is zal de gerealiseerde voorspanning verschillen per bout.
De huidige richtlijnen voor het maken van een verbinding met torque gaan ervan uit dat alle bouten:
- zijn geproduceerd met dezelfde materiaaleigenschappen
- een gelijke weerstand of K-factor hebben
- niet worden beïnvloed door temperatuur of andere weersinvloeden
- worden vastgezet met gereedschappen die onder alle omstandigheden dezelfde torque genereren
- geen invloed ondervinden van de voorspankrachten van andere bouten in de verbinding
- altijd op dezelfde manier door verschillende technici worden vastgezet
- en smeermiddelen zich hetzelfde gedragen in laboratorium condities als in andere omgevingen
Dit zijn maar een aantal van de factoren die invloed hebben op de uiteindelijke voorspanning van de bouten in een flens wanneer alleen torque wordt gebruikt als methode om voorspanning te bepalen.
BoltLife heeft een aantal testen uitgevoerd waarbij de resultaten van traditionele torque procedures zijn gemeten met behulp van ultrasoon boutspanningsmeters. Deze testen zijn uitgevoerd zowel in een gecontroleerde werkplaatsomgeving als in echte offshore condities.
De resultaten van deze metingen worden vergeleken met de resultaten van een nieuw ontworpen procedure om geboute staal-op-staal verbindingen te maken.
De resultaten van de metingen van de verbindingen die met de traditionele procedures waren gespannen zijn verontrustend te noemen. De bovengenoemde aannames hebben een groot negatief effect op de kwaliteit van de verbindingen. Bij de testen op de werkplaats blijft de voorspanning van de meeste bouten ruim onder de minimaal vereiste waarde en is de spreiding in de verbinding substantieel.
De offshore verbinding laat zien dat de omgevingsfactoren de resultaten sterk verslechteren. De gemeten waardes laten op sommige bouten een voorspanning van slechts 30% van de vereiste waarde zien. Bijna geen enkele bout haalt de minimaal vereiste voorspanning en de spreiding is nog veel groter dan bij de werkplaatstest.
Figuur 5: Deze grafiek toont de gemeten waardes van de werkplaatstest waarbij de bouten zijn voorgespannen met gebruik van de traditionele torque procedure. De gebruikte torque waarde was vastgesteld door de gemiddelde torque te gebruiken die nodig was om 5 bouten op 380 kN voor te spannen.
Figuur 6: Deze grafiek laat de gemeten waarden zien van de offshore test waarbij de bouten zijn voorgespannen met de traditionele procedure. De gebruikte torque waarde werd bepaald door middel van het testen van een voorgesmeerde bout/moer combinatie op een torque-tension machine in een laboratorium omgeving.
BoltLife procedures
Vanwege de grote onnauwkeurigheid en gebrek aan verifieerbaarheid bij het toepassen van torque in kritische geboute verbindingen heeft BoltLife een nieuwe revolutionaire procedure ontwikkeld. Met deze procedure is het mogelijk om een homogene en ruim voldoende voorgespannen boutverbinding te creëren. De testen in de gecontroleerde werkplaats omgeving laten een strak gesloten flens zien met een minimale spreiding. Het is interessant om te zien dat er geen significante verschillen zijn in de resultaten tussen de testen in de werkplaats en die in de offshore omgeving. Alle bouten waren, na relaxatie, boven de minimale waarde voorgespannen met een spreiding kleiner dan 10%.
Figuur 7: Deze grafiek laat de resultaten zien van een vergelijkbare test als in figuur 5 met als verschil het gebruik van de door BoltLife ontwikkelde procedure. De aangebrachte voorspanning was bepaald door de individuele ultrasoon meting op iedere bout. Omdat de bouten in deze procedure maar één keer aangedraaid worden is er ook een tijdsbesparing te realiseren ten opzichte van de traditionele procedures.
Figuur 8: Deze grafiek toont de meetwaarden van een offshore gemeten flens waarbij dezelfde procedure als in figuur 7 is toegepast. Het is duidelijk zichtbaar dat de omstandigheden niet tot nauwelijks invloed hebben op de kwaliteit van de verbinding
Alle meetinstellingen voor de Checkline MAX II ultrasoon boutspanningsmeter in deze testen zijn gemaakt in het laboratorium van BoltLife op apparatuur die speciaal voor deze toepassing is ontwikkeld. Alle instellingen zijn op maat gemaakt voor de bout/flens combinatie en zijn na de testen nogmaals geverifieerd.
Het is niet mogelijk om accurate metingen te maken met de standaard instellingen van de ultrasoon boutspanningsmeters. De standaard instellingen zijn gebaseerd op een gemiddelde testwaarde van kleinere bouten. Bij grotere bouten, vanaf M30/M39, wordt de sterkte bepaald door de gebruikte materialen. Dit is anders voor iedere boutproducent waardoor de materiaaleigenschappen per boutleverancier en zelfs per productiebatch verschillend kunnen zijn.
De richtlijnen voor de grotere bouten zijn geëxtrapoleerd van die voor de kleinere bouten. Echter, alle bouten groter dan M36 of vergelijkbaar zullen zich verschillend gedragen onder belasting en kunnen daardoor niet onder één richtlijn samengevat worden.
Met deze nieuwe procedure laat BoltLife zien dat het mogelijk is om een verifieerbare en homogene verbinding te creëren. Naast het efficiënter aanbrengen van de voorspanning is het ook mogelijk om deze periodiek na te meten. Hierbij is alleen de database met de unieke boutgegevens en een Checkline MAX II ultrasoon boutspanningsmeter nodig. De unieke boutgegevens worden voor het voorspannen van de bouten gecreëerd.
