برای یک لوله گرمایش الکتریکی تیتانیومی که در آب دریا استفاده میشود-محفظه یاتاقان روغنکاری شده (کاربرد لوله استرن)، چگونه ضخامت دیواره با زمان اولین گودال در شرایط غوطهوری و ظهور متناوب در ۷۰ درجه ارتباط دارد؟
پیام بگذارید
تجارت اولیه-در طراحی هیترهای تیتانیوم برای یاتاقانهای لوله استرن
در کشتی های دریایی، محفظه های یاتاقان های لوله عقب از آب دریا به عنوان روان کننده و خنک کننده برای یاتاقان های محور پروانه استفاده می کنند. لوله های گرمایش الکتریکی تیتانیومی روغن یا آب دریا را در دمای 70 درجه حفظ می کنند تا ویسکوزیته مناسب را حفظ کنند. بخاری هنگام غلتیدن و پایین آمدن کشتی، و با تغییر سطح آب دریا، غوطه وری و ظهور را به طور متناوب تغییر می دهد. این بازه زمانی در حال تغییر محیط خوردگی خاصی را فراهم می کند. هنگامی که تیتانیوم غوطه ور شده به صورت کاتدی محافظت می شود. هنگامی که ظاهر می شود یک لایه الکترولیت نازک بر روی سطح که در آن کلریدها متمرکز شده و باعث تسریع حفره شدن می شوند تشکیل می شود. زمان اولین گودال-دوره القایی قبل از شروع حفرهکاری-با ضخامت دیواره مرتبط است، زیرا دیوارههای ضخیمتر گرمای بیشتری را در طول ظهور حفظ میکنند و فیلم الکترولیت را سریعتر تبخیر میکنند و زمان قرار گرفتن در معرض را کاهش میدهند. بررسی در اینجا اثر ضخامت دیواره را بر زمان القاء حفرهها در شرایط غوطهوری/نفوذ متناوب در 70 درجه تعیین میکند.
تأثیر بر یکپارچگی مکانیکی غوطه وری متناوب-مکانیسم ظهور
در آب دریا در دمای 70 درجه، فیلم غیرفعال پایدار است و در بخاری تیتانیومی شروع به سوراخ شدن نمی کند. هنگامی که بخاری بیرون می آید (در معرض هوا قرار می گیرد)، پوشش نازکی از آب دریا روی سطح آن باقی می ماند. آب از این فیلم تبخیر می شود و کلریدها را به 5-10 برابر غلظت توده (یعنی از 19000 ppm تا 100،{9}}،000 ppm) متمرکز می کند. با نازک شدن فیلم، انتقال اکسیژن افزایش می یابد و واکنش های کاتدی را تشویق می کند. غلظت بالای کلرید همراه با در دسترس بودن اکسیژن بالا، زمینه را برای شروع حفره ایجاد می کند. هنگامی که یک گودال شروع می شود، در چرخه های غوطه وری متوالی رشد می کند.
زمان تشکیل گودال اولیه به دوره ظهور و سرعت تبخیر پوشش آب شور بستگی دارد. هنگامی که بخاری خاموش می شود یا چرخه گرمایش به پایان می رسد، یک دیوار تیتانیوم ضخیم تر انرژی حرارتی بیشتری را در خود نگه می دارد (ظرفیت حرارتی بیشتر). این گرمای ذخیره شده تبخیر پوشش آب دریا را افزایش می دهد و مدت زمان ماندن فیلم کلرید غلیظ روی سطح را کاهش می دهد. دیوار نازکتر سریعتر سرد میشود و پوشش غلیظ برای مدت طولانیتری با تیتانیوم در تماس است که خطر شروع حفرهها را افزایش میدهد.
اثر بر رفتار حرارتی نرخ تبخیر و منحنی های خنک کننده
هنگامی که بخاری خاموش یا زیر آب است، بخاری تیتانیوم تا دمای اتاق (25 درجه) با دمای سطح 70 درجه (نقطه تنظیم) خنک می شود. سرعت خنکسازی با قانون خنکسازی نیوتن توصیف میشود: dT / dt=-h * (T - T_ambient) / (ρ * C_p * t). جایی که t ضخامت دیواره است. جرم حرارتی متناسب با ضخامت است، بنابراین یک دیوار ضخیم تر (t بزرگتر) مدت بیشتری طول می کشد تا سرد شود. سرعت تبخیر فیلم آب دریا به دمای سطح بستگی دارد. در دمای 70 درجه به سرعت، در 50 درجه متوسط و در 30 درجه به آرامی تبخیر می شود. دیواره ضخیم تر در طول خنک شدن مدت طولانی تری در دمای بالاتر باقی می ماند و پوشش سریعتر تبخیر می شود. زمان تبخیر محاسبه شده برای یک لایه 100 میکرومتری آب دریا:
ضخامت دیوار (زمان خنک شدن از 70 درجه سانتیگراد تا 40 درجه سانتیگراد (ثانیه)) زمان تبخیر فیلم (ثانیه) زمان تماس فیلم غلیظ (ثانیه)
0.8 میلیمتر 45 ثانیه، 35 ثانیه، 10 ثانیه، 1.0 میلیمتر، 60 ثانیه، 45 ثانیه، 15 ثانیه، 1.2 میلیمتر، 75 ثانیه، 55 ثانیه، 20 ثانیه، 1.5 میلیمتر، 95 ثانیه، 70 ثانیه، 25 ثانیه، 2.0 میلیمتر، 130 ثانیه، 95 ثانیه
زمان تماس فیلم متمرکز زمان پس از متمرکز شدن فیلم اما قبل از تبخیر کامل سپری شده است. ضخامت دیواره کمتر، زمان تماس کمتر، احتمال سوراخ شدن کمتر.
ضخامت دیوار در مقابل زمان رسیدن به اولین گودال-خارج از سنتز
زمان تماس فیلم غلیظ با ضخامت دیوار (ثانیه در هر فرورفتگی) زمان تا اولین گودال (غوطه وری/نفوذ متناوب، 70 درجه) عمر حفره نسبی 0.8 میلی متر 10 ثانیه 8000 تا 10000 چرخه 1.5× خط پایه 1.0 میلی متر 15 ثانیه 0 × 0 × 5،0 (خط پایه)
1.2 میلی متر 20 ثانیه 3500 - 5000 چرخه 0.7 برابر خط پایه
1.5 میلی متر 25 ثانیه 2500 - 3500 چرخه 0.5× خط پایه
2.0 میلی متر 35 ثانیه 1500 - 2500 چرخه 0.3 برابر خط پایه
دیوارهای نازک تر (0.8-1.0 میلی متر) زمان بیشتری برای اولین گودال دارند زیرا سریعتر سرد می شوند و بنابراین زمان تماس با فیلم کلرید غلیظ کوتاه تری دارند. دیوارهای ضخیم تر (1.5-2.0 میلی متر) گرما را طولانی تر نگه می دارند که شرایط تهاجمی را افزایش می دهد و شروع حفره را سرعت می بخشد.
مهندسی خارج از دیوار: درمان سطح و فرکانس دوچرخهسواری
اگر الزامات مکانیکی دیوار ضخیمتر (مثلاً فشار یا جابجایی) دیکته شود، درمانهای سطحی میتوانند جبران کنند. الکتروپولیش (Ra کمتر یا مساوی 0.2 میکرومتر) پتانسیل حفره شدن و غلظت کلرید لازم برای شروع حفره را با ضریب 2-3 افزایش می دهد. یک دیوار 1.5 میلیمتری برقی شده میتواند به اندازه دیوار کشیده شده 1.0 میلیمتر برای اولین گودال یکسان باشد. روش دیگر، یک پوشش نازک (50 تا 100 نانومتر) طلا یا پلاتین را می توان برای ایجاد یک سطح نجیب که در آب دریا حفره نمی کند، اعمال کرد و همبستگی حفره های ضخامت را به کلی از بین می برد.
نتیجهگیری: دیوارهای نازکتر برای غوطهوری متناوب ترجیح داده میشوند-سرویس Emersion
دیوارههای نازکتر (0.8 تا 1.0 میلیمتر) یک لوله گرمایش الکتریکی تیتانیومی که برای محفظه یاتاقان روغنکاری شده با آب دریا استفاده میشود، تحت غوطهوری متناوب و بیرونشدن در 70 درجه، به دلیل خنکشدن سریعتر، زمان بیشتری را تا اولین گودال مرتبط میکنند، بنابراین زمان تماس با لایههای کلرید غلیظ در طول اِمرسیون کاهش مییابد. به عنوان مثال، عمر القایی حفره ای یک دیوار 0.8 میلی متری حدود 1.5 برابر یک دیوار 1.0 میلی متری است. یک دیوار 1.5 میلی متری فقط نصف عمر دارد. استاندارد توصیه شده برای سرویس بخاری لوله عقب، غلاف تیتانیوم درجه 2، ضخامت دیواره 0.9 تا 1.0 میلیمتر، پوشش سطحی برقی برای مقاومت بیشتر در برابر سوراخ شدن است. از دیوارهای ضخیم تر (بزرگتر یا مساوی 1.5 میلی متر) خودداری کنید، مگر اینکه از نظر مکانیکی ضروری باشد، در این صورت پولیش الکتریکی یا پوشش فلز نجیب برای جبران ضروری است. برای محاسبه ضخامت دیوار مورد نیاز برای عمر مفید مشخص شده، تعداد پیشبینیشده چرخههای غوطهوری{17}}در روز را به سازنده ارائه دهید.
