Parisin laki
Parisin laki kuvaa, kuinka nopeasti väsymissärö kasvaa kuormitusjaksoa kohti (da/dN). Se suhteuttaa tämän kasvun jännitysintensiteettikertoimen vaihteluväliin (ΔK). Hitsisaumoille se on tärkein työkalu jäännösikäiän ja tarkastusvälien laskemiseen.
Fysikaalis-kemiallinen vaikutusmekanismi
Jokaisella kuormitusvaihtelulla syntyy särön kärkeen pieni plastinen vyöhyke. Särö avautuu ja sulkeutuu, ja kasvaa samalla hyvin pienen määrän. Parisin laki kuvaa tätä ilmiötä kaavalla: da/dN = C * (ΔK)^m. ΔK on suurimman ja pienimmän jännitysintensiteettikertoimen erotus. Kaksinkertaislogaritmisessa esityksessä syntyy suora. Kulmakerroin m on teräksellä yleensä välillä 2 ja 4. Kynnysarvon ΔK_th alapuolella särö ei käytännössä kasva.
Metallurginen merkitys & riskit hitsauksessa
Hitsisaumat sisältävät lähes aina pieniä virheitä: huokosia, kuonasulkeumia, liitosvirheitä. Ne vaikuttavat alkusäröjen tavoin. Lisäksi hitsauksen jäännösjännitykset synnyttävät vetojännityksiä, jotka pitävät säröä auki. Tämän vuoksi kynnysarvo ΔK_th laskee ja särönkasvu alkaa aikaisemmin. Hitsisauman lovivaikutus suurentaa paikallista jännitystä ja siten ΔK:ta. Jos kasvu jätetään huomiotta, pieni virhe voi muuttua kriittiseksi säröksi ja johtaa yhtäkkiä murtumaan.
Pajakäytäntö & toimintaohjeet
Määritä alkusärön koko rikkomattomalla aineenkoetuksella: ultraäänitarkastus (UT) tai magneettijauhetarkastus (MT). Arvioi ΔK jännitysanalyysin tai taulukoiden avulla. Laske käyttöikä integroimalla da/dN alkusärön koosta kriittiseen särön kokoon. Tyypillinen kynnysarvo teräkselle: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (kun R = 0,1). Jos ΔK on kynnysarvon alapuolella, särö ei kasva. Pienennä ΔK:ta pienemmillä jännitysvaihteluilla, paremmalla saumageometrialla (sauman siirtymän hionta, TIG-jälkikäsittely) ja puristusjäännösjännityksillä (esim. vasarointimenetelmä). Määritä tarkastusvälit laskennallisesti, ei mielivaltaisesti. Välien on oltava lyhyempiä kuin aika, jossa havaittava särö kasvaa kriittiseen kokoon. Materiaalivakiot: rakenneteräkselle m ≈ 3, C on yksiköstä riippuen välillä 10^-11 ... 10^-13 (kun da/dN on m/sykli, ΔK MPa√m). Käytä vain tarkistetuista lähteistä peräisin olevia arvoja.