Analiza awarii

Analiza awarii to proces zbierania i analizowania danych w celu ustalenia przyczyny awarii , często w celu określenia działań naprawczych lub odpowiedzialności. Według Blocha i Geitnera „awarie maszyn ujawniają łańcuch reakcji przyczynowo-skutkowy… zwykle jest to defekt powszechnie określany jako objaw…”. Analiza usterek może zaoszczędzić pieniądze, życie i zasoby, jeśli zostanie przeprowadzona prawidłowo i odpowiednio podjęta. Jest to ważna dyscyplina w wielu gałęziach przemysłu wytwórczego, np. w przemyśle elektronicznym , gdzie jest istotnym narzędziem wykorzystywanym przy opracowywaniu nowych produktów oraz udoskonalaniu produktów już istniejących. Proces analizy awarii polega na zebraniu uszkodzonych komponentów w celu późniejszego zbadania przyczyny lub przyczyn awarii przy użyciu szerokiej gamy metod, zwłaszcza mikroskopii i spektroskopii . Metody badań nieniszczących (NDT) (takie jak przemysłowa tomografia komputerowa ) są cenne, ponieważ analiza nie ma wpływu na wadliwe produkty, dlatego czasami inspekcje rozpoczynają się przy użyciu tych metod.

Dochodzenie kryminalistyczne

kryminalistyczne dotyczące wadliwego procesu lub produktu jest punktem wyjścia do analizy awarii. Takie zapytanie jest przeprowadzane przy użyciu naukowych metod analitycznych, takich jak pomiary elektryczne i mechaniczne, lub poprzez analizę danych o awariach, takich jak raporty o odrzuceniu produktu lub przykłady wcześniejszych awarii tego samego rodzaju. Metody inżynierii kryminalistycznej są szczególnie cenne w śledzeniu wad i wad produktów. Mogą one obejmować zmęczeniowe , kruche pęknięcia powstałe na przykład w wyniku korozji naprężeniowej lub pęknięć naprężeniowych środowiskowych . Zeznania świadków mogą być cenne dla odtworzenia prawdopodobnej sekwencji zdarzeń, a tym samym łańcucha przyczynowo-skutkowego. Czynniki ludzkie można również ocenić, gdy zostanie ustalona przyczyna niepowodzenia. Istnieje kilka przydatnych metod zapobiegania awariom produktów, w tym analiza przyczyn i skutków awarii (FMEA) oraz analiza drzewa błędów (FTA) , metody, które można wykorzystać podczas tworzenia prototypów do analizy awarii przed wprowadzeniem produktu na rynek.

Kilka technik stosowanych w analizie awarii jest również wykorzystywanych w analizie braku znalezionej usterki (NFF), która jest terminem używanym w dziedzinie utrzymania ruchu do opisania sytuacji, w której oryginalnie zgłoszony tryb awarii nie może zostać zduplikowany przez oceniającego. technika i dlatego potencjalna usterka nie może zostać naprawiona.

NFF można przypisać utlenianiu, wadliwym połączeniom elementów elektrycznych, tymczasowym zwarciom lub otworom w obwodach, błędom oprogramowania, tymczasowym czynnikom środowiskowym, ale także błędom operatora. Duża liczba urządzeń, które są zgłaszane jako NFF podczas pierwszej sesji rozwiązywania problemów, często wraca do laboratorium analizy awarii z tymi samymi objawami NFF lub trwałym trybem awarii.

Termin analiza awarii odnosi się również do innych dziedzin, takich jak zarządzanie biznesem i strategia wojskowa.

Inżynierowie analizy awarii

Inżynier zajmujący się analizą awarii często odgrywa wiodącą rolę w analizie awarii, niezależnie od tego, czy komponent lub produkt ulegnie awarii podczas eksploatacji, czy też wystąpi awaria podczas produkcji lub przetwarzania produkcyjnego. W każdym przypadku należy ustalić przyczynę awarii, aby zapobiec wystąpieniu awarii w przyszłości i/lub poprawić działanie urządzenia, komponentu lub konstrukcji. Inżynierowie budowlani i inżynierowie mechanicy są bardzo powszechni w tej pracy. Bardziej szczegółowe kierunki mogą również dostać się na stanowisko, takie jak inżynierowie materiałowi. Specjalizacja w metalurgii i chemii jest zawsze przydatna wraz z właściwościami i wytrzymałością materiałów. Ktoś może zostać zatrudniony z różnych powodów, czy to w celu dalszego zapobiegania, czy kwestii odpowiedzialności. Średnia pensja inżyniera analizy awarii, inżyniera z doświadczeniem w tej dziedzinie, wynosi 81 647 USD. Inżynier zajmujący się analizą awarii wymaga dobrej komunikacji i umiejętności współpracy z innymi. Zwykle osoba zatrudniona ma tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii, ale istnieją certyfikaty, które można uzyskać.

Metody analizy

Analiza awarii wielu różnych produktów wymaga użycia następujących narzędzi i technik:

Mikroskopy

przygotowanie próbki

  • Wytrawiacz strumieniowy
  • Wytrawiacz plazmowy
  • Metalografia
  • Narzędzia do przerzedzania tylnej strony
    • Mechaniczne przerzedzanie tylnej strony
    • Laserowe chemiczne wytrawianie tylnej strony

Analiza spektroskopowa

Modyfikacja urządzenia

Analiza powierzchni

Mikroskopia elektronowa

Mikroskopia z wtryskiem sygnału laserowego (LSIM)

Sondowanie półprzewodnikowe

Oparte na oprogramowaniu techniki lokalizacji uszkodzeń

Studium przypadku

Dwa pręty z kluczem ścinanym zawiodły na moście Bay Bridge

Ludzie w sprawie

Pan Brahimi jest amerykańskim konsultantem Bridge Fluor i ma tytuł magistra inżynierii materiałowej.

Pan Aguilar jest szefem oddziału Caltrans Structural Materials Testing Branch z 30-letnim doświadczeniem jako inżynier.

Pan Christensen, który jest konsultantem Caltrans z 32-letnim doświadczeniem w metalurgii i analizie uszkodzeń.

Kroki

Obserwacja wzrokowa , czyli badanie nieniszczące. To ujawniło oznaki kruchości bez trwałego odkształcenia plastycznego przed pęknięciem. Pokazano pęknięcia, które były końcowym punktem zerwania prętów klucza ścinanego. Inżynierowie podejrzewali, że w powstawaniu pęknięć bierze udział wodór.

Skaningowa mikroskopia elektronowa , która polega na skanowaniu pękniętych powierzchni pod dużym powiększeniem w celu lepszego zrozumienia pęknięcia. Pełne pęknięcie nastąpiło po tym, jak pręt nie mógł wytrzymać obciążenia, gdy pęknięcie osiągnęło rozmiar krytyczny.

Badanie mikrostrukturalne , w którym zbadano przekroje poprzeczne, aby uzyskać więcej informacji na temat wiązań międzyoperacyjnych metalu.

Badanie twardości przy użyciu dwóch strategii, twardości Rockwella C i mikrotwardości Knoopa, które ujawniają, że nie została ona odpowiednio poddana obróbce cieplnej.

Próba rozciągania mówi inżynierowi, że granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie były wystarczające, aby spełnić wymagania. Wiele utworów zostało wykonanych i wykonanych przez Anamet Inc.

Charpy V-Notch Impact Test pokazuje wytrzymałość stali poprzez pobranie różnych próbek pręta i wykonanie przez Anamet Inc.

Analiza chemiczna była testem końcowym również przeprowadzonym przez Anamet Inc., który spełnił wymagania dla tej stali.

Zakończenie studium przypadku

Pręty uległy zniszczeniu z powodu kruchości wodorowej, która była podatna na wodór z dużego obciążenia rozciągającego i wodór już obecny w materiale. Pręty nie zawiodły, ponieważ nie spełniały wymagań wytrzymałościowych w tych prętach. Chociaż spełniały wymagania, struktura była niejednorodna, co powodowało różne wytrzymałości i niską ciągliwość.

To badanie pokazuje kilka z wielu sposobów, w jakie można przeprowadzić analizę awarii. Zawsze zaczyna się od nieniszczącej formy obserwacji, takiej jak miejsce zbrodni. Następnie fragmenty materiału są pobierane z oryginalnego kawałka, który jest używany w różnych obserwacjach. Następnie przeprowadza się testy niszczące, aby znaleźć wytrzymałość i właściwości materiału, aby dokładnie ustalić, co poszło nie tak.

Niepowodzenie analizy awarii

Oakland Nimitz Freeway był mostem, który zawalił się podczas trzęsienia ziemi, nawet po programie wzmocnienia mostu. Poproszono różnych inżynierów o ich zdanie na temat tej sytuacji. Niektórzy nie obwiniali programu ani wydziału, jak James Rogers, który powiedział, że podczas trzęsienia ziemi istnieje „duża szansa, że ​​Embarcadero zrobi to samo, co zrobił Nimitz”. Inni mówili, że można było zrobić więcej działań zapobiegawczych. Priestly powiedział, że „żaden z projektów departamentu mających na celu wzmocnienie jezdni nie rozwiązał problemu słabości…” w połączeniach mostu. Niektórzy eksperci zgodzili się, że można było zrobić więcej, aby zapobiec tej katastrofie. Program jest krytykowany za uczynienie „porażki poważniejszą”.

Z punktu widzenia inżyniera projektanta

Komórka testowa silnika odrzutowego

Produkt musi działać nawet w najtrudniejszych scenariuszach. Jest to bardzo ważne w przypadku produktów wykonanych z myślą o kosztownych konstrukcjach, takich jak budynki lub samoloty. Jeśli te części ulegną awarii, mogą spowodować poważne uszkodzenia i/lub problemy z bezpieczeństwem. Produkt zaczyna być projektowany „… tak, aby zminimalizować zagrożenia związane z tym„ najgorszym scenariuszem ”. Rozpoznanie najgorszego scenariusza wymaga pełnego zrozumienia produktu, jego obciążenia i środowiska obsługi. Przed wprowadzeniem produktu do użytku należy prototyp często przechodzi testy laboratoryjne, które dowodzą, że zgodnie z oczekiwaniami produkt wytrzyma najgorszy scenariusz”. Niektóre testy przeprowadzane obecnie na silnikach odrzutowych polegają na bardzo intensywnym sprawdzaniu, czy silnik wytrzyma:

  • połknięcie gruzu, pyłu, piasku itp.;
  • połknięcie gradu, śniegu, lodu itp.;
  • połknięcie nadmiernych ilości wody.

Testy te muszą być trudniejsze niż te, których produkt będzie doświadczał podczas użytkowania. Silniki pracują na maksa, aby zapewnić, że produkt będzie działał tak, jak powinien, bez względu na warunki. Analiza awarii po obu stronach ma na celu zapobieganie uszkodzeniom i zachowanie bezpieczeństwa.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  •   Martin, Perry L., Podręcznik analizy awarii elektronicznych , McGraw-Hill Professional; Wydanie 1 (28 lutego 1999) ISBN 978-0-07-041044-2 .
  •   Analiza awarii mikroelektroniki , ASM International; Wydanie piąte (2004) ISBN 978-0-87170-804-5
  •   Lukowsky, D., Analiza uszkodzeń drewna i produktów drewnopochodnych , McGraw-Hill Education; Wydanie 1 (2015) ISBN 978-0-07-183937-2 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Failure_analysis&oldid=1139870211 ”