Restspenning

Restspenninger, egenspenninger eller residualspenninger er spenninger som er låst fast i et materiale fra dets tidligere historie, etter at årsaken til spenningen er fjernet.

Restspenninger kan opptre av en lang rekke årsaker, som av plastiske deformasjoner eller varmebehandling.

Sveising, kutting, støping og smiing

Høy varme som påføres et materiale kan føre til lokale utvidelser av materialet. Når materialet avkjøles klarer ikke materialet å trekke seg sammen til den formen den hadde før, og det er oppstått spenninger i materialet..

Spenningene vil typisk være høye, gjerne ved eller over flytespenningen, og med store variasjoner over et tverrsnitt. Dette er svært lokale spenninger, og medfører sjelden større deformasjoner.

Det er også restspenninger i kompliserte konstruksjoner forårsaket av fabrikkasjonsprosessen, som gir restspenninger over større deler av konstruksjonen.

Høye restspenninger i strekk kan redusere utmattingslevetiden. Bruk av nikkelelektroder (som Inconel) kan reduserer restspenningene.

Reduksjon av restspenninger

Det er flere metoder til å redusere restspenningene i metaller:

• Hamring på sveisene med gjentatte små hammerslag bidrar til å redusere restspenningene i sveisene. Ulempen er at det er vanskelig å kontrollere om arbeidet er utført riktig. Effekten forsvinner ved flyting.
• Laser peening kan også øke utmattingslevetiden for stål med flytespenning under 400 N/mm2. En sender laserstråler mot metallet, og varmer overflaten kraftig opp. Reststrekkspenninger kan bli til trykkspenninger.
• Oppvarming etter sveisingen (PWHT) og hvor en holder temperaturen en periode, kan gi føre til at restspenninger i trykk blir redusert.

Småskalaforsøk viser at utmattingslevetidene i pæler blir bedre på grunn av pæleramming, på grunn av reduserte eller bedre fordelte restspenninger.^[1] Prøvetaking på store pæler som har vært utsatt for pælerammingen viser at rammingen ikke ga reduserte restspenninger, og at disse var nær flyt mange år etter rammingen.^[2] Noe av årsaken ligger i at uttak av små prøver frigjør restspenninger.

Noter

1. Priest, H. and Gaunt, I. M.: The Effect on Pile Driving on the Fatigue of Welded Tubes. OMAE, The Hague, 1989 og Priest, A. H. and Large, M.: Observations on the Effect of pile Driving on Fatigue Endurance. First European Offshore Mechanics Symposium, Trondheim, august 1990.
2. Inge Lotsberg, Stig Wästberg, Hugo Ulle, Per Haagensen og Michael E. Hall: Fatigue testing and S-N data for fatigue analysis of piles, OMAE2008-57250, Estoril, 2008.