Feil vil oppstå - garantert

Tirsdag 8. februar ble dramatisk på det nye Deichman i Bjørvika, Oslos hovedbibliotek. Da var det et mindre branntilløp i en sofa i fjerde etasje. Sprinkleranlegget ble utløst, og tusenvis av liter vann rant ned i gulvet og videre nedover i etasjene.

Dette har medført betydelig skade, ikke først og fremst på bøkene, heldigvis, men på elektronikken i bibliotekets gulv, samt muligens på heiser, rulletrapper og øvrige elektriske anlegg. Det er i skrive­nde stund uklart hvor stort omfanget av skadene er.

Bygget ble innviet 18. juni 2020, og har fått hederspriser og glimrende anmeldelser for arkitektur, brukervennlighet og tekniske løsninger. Men vann fra en relativt kortvarig utløsning av sprinkleranlegget,håndterte altså ikke bygget.

Det er tydeligvis ingen “vannsamler” i de enkelte etasjene eller separat innkapsling/beskyttelse av el-anleggene mot vannsøl. Ikke bra.

Man måtte vite at sprinkleranlegget ville komme til å bli utløst før eller siden; enten på grunn av feil eller falsk alarm, eller som her – ved en brann som i seg selv var helt ubetydelig. Man behøver ikke etterpåklokskapens klare lys for å innse det.

Når dette skrives, vet vi ingenting om risikoanalyser i forbindelse med de valgte bygningste­kniske løsninger. Men det vi vet, er at det helt sikkert blir kostbart å reparere og sikre mot lignende i fremtiden.

Heldigvis var det ikke snakk om risiko for liv og helse denne gangen. Og problemet med sprinklervann ved Deichman fortoner seg lett å løse, selv om det sikkert blir dyrt. Det hadde vært billigere å ha sikret seg under byggingen. Men så var det budsjettet, da ...

Rolls-Royce og Perfect 10

Det er dessverre nok av eksempler på store kvalitetsproblemer som lett kunne ha fått – eller fikk – fatale følger. Vi skal se på noen eksempler, og starter med motorene til Boeing 737 Dreamliner.

Sommeren 2017 meldte flere flyselskaper om stor slitasje på turbinbladene på Rolls-Royce Trent 1000-motorene til de høyteknologiske Boeing 787 Dreamliner-flyene deres, og på slutten av året meldte for eksempel Norwegian at de ville bytte ut alle motorene på sine 22 Dreamlinere.

Rolls-Royce gjøv løs på vanskene, og kunne i 2018 lansere en ny versjon av Trent 1000, som de var så fornøyd med at de kalte den “Perfect 10”, og gamle motorer ble oppgradert.

Som vi skrev om saken i disse spalter i nr. 3/2018: “Vi får håpe motoren lever opp til navnet.”

Det gjorde den dessverre ikke. I august 2019 fikk en Dreamliner 787 tilhørende Norwegian motortrøbbel kort tid etter start fra Roma. Det oppsto store vibrasjoner, og glødende materiale falt ned på bakken fra flyet. Heldigvis klarte pilotene å returnere til flyplassen og lande. Ingen av de 298 passasjerene og 12 besetningsmedlemmene ble skadet.

I januar i år kom den endelige rapporten fra den italienske havarikommisjonen Agenzia Nazionale per la Sicurezza del Volo som hadde gransket hendelsen. De konkluderte med at uhellet skyldtes sprekkdannelse i turbinblader i den ene av flyets motorer. Det gjorde at et av bladene hadde gått i oppløsning under den ekstra påkjenningen som motorene ble utsatt for da flyet lettet og glødende rotordeler falt ut av motoren. Det var flaks at de løse bitene ikke ødela flere rotorblader eller andre deler i motoren. Det kunne ha blitt fatalt.

Motorene på flyet var av typen Rolls-Royce Trent 1000. Så var den altså ikke noen “Perfect 10” allikevel.

Men nå påstår Rolls-Royce at problemene med Trent 1000 er helt løst. De har redesignet turbinbladene og eliminert konstruksjonssvakheter og innført nye inspeksjons- og vedlikeholdsrutiner. Hva de gjorde helt konkret? Sjekk artikkelen “How Rolls-Royce Solved Its Trent 1000 Issues” som sto i simpleflying.com den 22. sept. 2021.

50 milliarders erstatning for hoftesmerter

De siste 8 årene har helseproduktgiganten Johnson & Johnson måttet kjempe i rettssystemet mot massesøksmål fra over 10.000 pasienter på grunn av materialsvikt i hofteproteser av typen Pinnacle.

Johnsen & Johnsen har tapt 95% av rettssakene som søksmålene har ledet til i USA; den seneste i Texas i august 2021. Foreløpig er de dømt til å betale erstatninger på omtrent 5,5 milliarder dollar, og flere saker venter. Både i USA og Europa.

Pinnacle-implantatene var konstruert med metall både i lårbenskulen og hofteskålen. Ved bruk glir jo delene mot hverandre, og på grunn av mikroskop­iske unøyaktigheter i overflatene oppsto gnisninger som i mange tilfelle førte til at ørsmå metallfragmenter løsnet fra protesen og trengte inn i pasientens benvev. Det kunne medføre betennelser, metallallergiske reaksjoner, nevrologiske problemer og hjertefeil, i tillegg til at implantatet kunne løsne.

Saksøkerne fikk rettens medhold i at Pinnacle-protesen var feilkonstruert, at den ikke holdt det produsenten lovet, og at leverandøren ikke gjorde brukere og leger oppmerksomme på svakhetene ved produktet etter at de var blitt klar over dem.

USA har vel verdens strengeste legemiddelkontrollsystem FDA (US Food and Drug Administration). De hadde i år 2000 godkjent Pinnacle etter en forenklet prosedyre med støtte i “bestefarsregelen”, fordi Pinnacle var ganske lik en tidligere modell som hadde vært grundig testet.

“Ganske lik”. Når det gjelder et kritisk produkt, er ikke “bestefarsregelen” god nok. Men etter det denne skribent har kunnet finne ut, har allikevel ikke FDA blitt saksøkt.

Fremskrittets krav

Rolls-Royce og Johnson & Johnson er langt fra alene om å måtte ta kjemperegninger som skyldes material­svikt. Også det nye jagerflyet F35 fra Lockheed som Norge nå tar i bruk, hadde i de første generasjonene av flyet (før F35 kom til Norge) problemer med materialsvikt. Det var sprekker i vingekonstruksjonen, og korrosjonsproblemer i motorene; ikke helt ulike de som er konstatert i nevnte Rolls-Royce-motorer.

Hvordan kunne tabben med flymotoren Trent 1000 skje? Og med hofteprotesen til Johnson & Johnson? Og med F-35? Har Rolls-Royce, Lockheed og Johnson & Johnson udyktige og slurvete ingeniører og et elendig kvalitetssikringsopplegg?

Svaret er naturligvis “nei”. Svikten i Trent 1000, hofteprotesen, F-35 og en lang, lang rekke andre moderne produkter, skyldes nok først og fremst de stadig mer avanserte kravspesifikasjonene.

Kundene, aksjonærene og myndighetene krever nye produkter som er lettere, mer drivstoffvennlige, mer miljøvennlige, sterkere, smidigere og raskere, som har flere funksjoner på mindre plass og som er mer intelligente og kan lette hverdagen.

Den bedriften som ønsker å bruke “tilstrekkelig lang tid” på uttestingen, kan gå glipp av både ordrer og fortjeneste, og produktene deres vil være passé når de endelig passerer sluttkontrollen.

Kan tilfellene av kritisk produktsvikt da i bunn og grunn tilskrives en kombinasjon av naive myndigheter, dumme forbrukere, grådig vulgærkapitalisme og følelsesløse markedskrefter?

Sikkert i noen tilfelle, men langt de fleste feilene er nok legitime følger av en kost/nytte-vurdering. Man ser hvor gode og nyttige anvendelser et nytt materiale, en ny medisin eller en ny teknologi kan få, og ønsker å ta dem i bruk nå. Selv om det ideelt sett hadde vært ønskelig med mer utprøving.

Kunder og leverandører tar sjansen.

Metalldeler som utmattes

Med Rolls-Royce-motorene, jagerflyet F35 og J & Js hofteproteser som illustrasjoner, skal vi i det nedenstående se litt nærmere på et par av de grunnlegg­ende problemene.

Det er relativt greit å beregne de maksimale kreftene som hofteproteser og flydeler blir utsatt for i praksis. Det er også ganske kurant å finne materialer som tåler disse maksimalkreftene.

Den virkelig kinkige oppgaven er å vite sikkert at de samme materialene har tilstrekkelig holdfasthet også etter lang tids bruk, særlig når belastningen varierer/pulserer.

Dette er illustrert på figuren, der stål- og aluminiumslegeringer har blitt utsatt for pulserende belastning, ikke ulikt de påkjenninger som f.eks. hofteproteser, fly, flymotorer, båter og oljeboringsplattformer utsettes for.

Som man ser, reduseres materialstyrken sterkt med økende antall belastningssvingninger. Det som skjer, er at det etter hvert kan oppstå molekylglidning og mikroskopiske sprekker i overflaten på materialet som med tiden vil forplante seg lenger og lenger innover til det oppstår et brudd; et såkalt tretthetsbrudd eller utmatningsbrudd.

Etter en million svingninger ser man at aluminiumslegeringen bare er en tredjedel så sterk som opprinnelig, mens stålet er nede på ca. 60%.

En million svingninger høres mye ut, men tenk etter: Med 3.000 skritt om dagen (2 kilometer), vil en hofteprotese i løpet av bare ett år ha blitt utsatt for omtrent en million belastningssvingninger.

En oljeboringsplattform dimensjonerer gjerne etter en ønsket holdbarhet på 20–50 år. Da må plattformen i tillegg til de aller største bølgene tåle minst 100 millioner bølger av gjennomsnittlig størrelse for aktuelt havområde. (Man regner gjerne 8 sekunder mellom bølgene.)

Legg merke til på figuren at stålet etter en million svingninger ikke forringes ytterligere. Det har nådd utmatningsgrensen. En slik utmatningsgrense har imidlertid vanligvis ikke aluminiumslegeringer. Materialet fortsetter å svekke seg.

Hvorfor foretrekker man da aluminium fremfor stål bl.a. i fly? Det skyldes at egenvekten på aluminium er en tredjedel av stålets, mens det altså bare er “litt” svakere. Lavere vekt betyr mindre drivstoffbehov, større manøvrerbarhet, høyere hastighet, større rekkevidde, mer miljøvennlighet, og romsligere kabin.

Når materialet utsettes for store påkjenninger, blir det også mer utsatt for korrosjon. Rust på stål er slik korrosjon. Faren for korrosjon øker drastisk når temperaturen øker, eller når det dannes mikrosprekker som følge av store mekaniske påkjenninger.

I de aller nyeste flyene erstattes metall der det er mulig med karbon/komposittmaterialer. De er mer stabile over tid.

Det livsviktige vedlikeholdet

Man kan ikke snakke om “fail-to-safety” når det gjelder fly (i motsetning til f.eks. heiser som har automat­iske låsesystemer som trer i funksjon hvis løftewirene ryker).

Derfor foreskriver flyfabrikantene at operatøren, dvs. Forsvaret, Norwegian, SAS osv., foretar regelmessige inspeksjoner og skifter ut bestemte deler etter et spesifisert antall driftstimer, så man til enhver tid er sikker på at driftspåkjenningene ligger trygt i forhold til SN-kurven. Det samme gjelder kritiske deler på f.eks. biler.

Allikevel kan ikke konstruktørene være sikre. For metallene er ikke helt homogene, og holdfastheten påvirkes av ytre forhold som SN-kurvene ikke tar hensyn til, som temperaturvariasjoner, forurenset eller salt atmosfære, sjøvann, lufttrykksendringer, uregelmessigheter i størrelse og retning på belastningen, små rifter i overflaten fra uforsiktige vedlikeholdsoperatører, materialspenninger fra reparasjonssveiser osv. osv.

Skal man være trygg på at konstruksjonen holder, må det derfor gjennomføres langtidstester under reelle driftsforhold, samt løpende detaljert vedlikehold. Det er derfor kostnadene til vedlikehold langt overskrider anskaffelsesomkostningene over levetiden til F35.

Selve kvalitetsoppfølgingen kan faktisk i seg selv være farlig. Det var en liten festesveis for montasjen av et stressmåleinstrument som gjorde at boligplattformen Alexander L. Kielland brakk sammen i Nordsjøen i 1980 så 123 mennesker omkom. Sveisen hadde skapt en ekstraspenning i materialet i et kritisk stag, med redusert holdfasthet overfor de ytre bølgepåkjenningene og sprekkdannelse og tretthetsbrudd til følge.

Ved vedlikeholdsinspeksjon av metallkonstruksjoner er man særlig på jakt etter mikrosprekker og tegn på korrosjon. Hvis sprekkene ikke greit kan slipes bort, må delen skiftes ut. Får sprekkene være i ro, vil de ellers kunne utvikle seg innover i materialet så delen til slutt ryker. Som ved Alexander L. Kielland. Noen sprekker kan faktisk stoppes ved at man borer hull ved enden av sprekken for at kreftene skal ha et større område å fordele seg på, men den metoden er naturligvis ikke alltid anvendelig.

For useriøse flyselskaper kan det være fristende å slurve med kostbart vedlikehold. I Norge og mange andre land sørger derfor uavhengige luftfartstilsyn for at flyoperatørene gjør sine saker ordentlig.

Så det er ikke uten grunn at fly er det tryggeste transportmiddelet.