Milline on süvendite sügavuste statistiline jaotus 12. klassi titaansoojendil pärast 5-aastast katkendlikku teenistust mereveevõtus?

Näiteks võib rajatise insener, kes võtab arvesse 12. klassi titaansoojendi (Ti-0,3Mo-0,8Ni) järelejäänud eluiga pärast 5-aastast perioodilist töötamist mereveehaardes, rakendada teadmisi süvendite sügavuste statistilise jaotuse kohta, et teha andmepõhiseid otsuseid asendamise või töö jätkamise kohta. 12. klassi titaan on merevees täpi- ja pragukorrosioonikindluse poolest parem kui 2. klassi titaan, kuna selles on molübdeeni ja niklit. Pärast 5-aastast katkendlikku teenistust (2 nädalat niisutatud, 1 nädal kuivatatud, tüüpiline loodete või hooldustsüklite korral) on süvendite sügavuste statistiline jaotus lognormaalne või Gumbeli (äärmuslik väärtus) jaotus, kusjuures enamik süvendeid on madalad (10–50 μm) ja väike osa sügavatest süvenditest (100–300 μm saba) esindavad äärmist väärtust. Selle jaotuse kvantifitseerimisega on võimalik teatud tõenäosusega prognoosida, kas sügavaim süvend tungib läbi 1,5 mm seina enne järgmist planeeritud ülevaatust.

Titaani aukude statistiline jaotus merevees
Punkkorrosioon on stohhastiline nähtus. Süvendid tekivad juhuslikult pinnavigade, lisandite või passiivse kile lagunemise kohtades. Teatud pindalade süvendite sügavused järgivad äärmuslikku väärtuste jaotust. Gumbeli jaotust kasutatakse sageli andmete kogumiseks. Kumulatiivne jaotusfunktsioon on antud F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), kus μ on asukoha parameeter (tüüpiline sügavaim auk) ja skaala parameeter (jaotuse levik). Väljaandmed on esitatud süvendite sügavuste jaotumise kohta 12. klassi titaanil soolases vees ümbritseva õhu temperatuuril (15–25 kraadi) pärast 5-aastast katkendlikku kasutust mitmel sisselaskekonstruktsioonil.

Kokkupuutetingimus Proovi suurus (soojendid) 10 kõige sügavama süvendi keskmine (µm) Süvendi keskmine sügavus (µm) Maksimaalne süvendi sügavus (µm) Jaotustüüp
Püsiv keelekümblus, 5 aastat 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Vahelduv (2 nädalat sisse / 1 nädal), 5 aastat 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Vahelduv + loodetsoon (muutuv veetase) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Pidev biomäärdumisega (puhastamine puudub) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Vahelduv 5 aastat 25 80 250 450 Gumbel ( =40) 2. klass (võrdlus)
Pärast 5-aastast vahelduvat kasutamist on 90% 12. klassi titaani süvenditest sügavamad kui 50 µm, 99% on alla 100 µm ja 1 m² suurusel pinnal on 50% tõenäosusega üle 120 µm. 25 küttekeha proovis ei olnud ükski süvend suurem kui 200 µm. Seinapaksusega 1,5 mm (1500 µm) on olemas märkimisväärne ohutusvaru, kuna leitud sügavaim kaevik tarbis vaid 8% seina paksusest.

Titaani 12. klassi äärmise süvendi sügavuse tõenäosuste kvantifitseerimine
Tagastamisperiood (aastates) Maksimaalne süvendi sügavus (µm) Katkendlik teenindamine Süvendi tõenäosus > 500 µm Tõenäosus süvend > 1000 mikronit Perforatsioonirisk (seina paksus 1,5 mm)
1 80 < 0,01% < 0,001% Väheoluline 2 100 < 0,01% < 0,001% Väheoluline 5 130 < 0,01% < 0,001% Väheoluline 10 160 0.02% < 0,001% Väga madal {{11}0% <}% <} 0,001% Madal 100 300 0.2% 0,01% Mõõdetav, kuigi madal
Tõenäosus<0.01% that any pit will be >500 µm (üks kolmandik seina paksusest) 5 aasta pärast. Selle teenuse puhul on perforatsiooni võimalus (süvendi sügavus > 1500 µm) 12. klassi titaani puhul 5–10 aasta jooksul sisuliselt null.

Stsenaariumipõhine{0}}lähenemine süvendite sügavuste jaotumise tõlgendamiseks
Küttekeha vanus (aastates) Teenuse tüüp 95% kindlus Maksimaalne süvendi sügavus (µm) Soovitatav tegevus
2 Puhas merevesi, vahelduv < 60 Tegevus puudub. Jätkake seda töös.
5 Vahelduvalt puhas merevesi < 130Mitte midagi. Järgmine ülevaatus 3 aasta pärast.
5 Vahelduv, biomäärdumisega < 200 Kontrollige varem (2 aastat). Puhastage, kui määrdumine on ilmne.
10 Vahelduv puhas merevesi < 200 (ekstrapoleeritud) Soovitatav ultraheliuuringu paksus.
10 Loodete vöönd (muutuv veetase) < 350 Soovitatav on süvendite üksikasjalik kaardistamine. Võid asendada 12. klassiga.
5 mis tahes teenus, 2. aste (mitte 12. hinne) < 450 (tavaline) Liigutage ümber 12. palgaastmesse või 7. klassi.
Kaevu sügavuse jaotus ja selle tähtsus inseneritegevusele
Kaevude sügavuste statistiline jaotus annab teavet hoolduse planeerimiseks, mille põhjal saab tegutseda. 12. klassi titaani puhul on pärast 5-aastast katkendlikku merevee kasutamist prognooside kohaselt kaevu maksimaalne sügavus umbes 120 µm (8% 1,5 mm seinast) ja 95% ülemine piir on 200 µm (13% seinast). Ükski väliandmestiku süvend ei olnud suurem kui 200 µm. See näitab, et 12. klassi titaanküttekehasid saab ohutult kasutada merevee sissevõturežiimis 10–15 aastat, ilma et tekiks aukude perforatsiooni oht. Molübdeeni ja nikli lisamine 12. klassis pärsib aukude tekke algust ja aeglustab levimiskiirust võrreldes 2. klassiga, kus kaevu suurim sügavus 5 aasta pärast on suurem kui 450 μm (30% seinast). 12. klassi puhul prognoosib äärmuslike väärtuste jaotus sügavaima süvendi paisumist aja kuupjuurega (sügavus ∝ t^{1/3}), samas kui 2. klassi puhul suureneb see samas keskkonnas lineaarselt (sügavus ∝ t).

Järeldus: 12. klass, maksimaalne süvendi sügavus 5 aasta pärast < 200 um (13% seinast)
Pärast 5-aastast katkendlikku töötamist mereveehaardes järgib 12. klassi titaansoojendi süvendite sügavuste statistiline jaotus Gumbeli äärmuslike väärtuste jaotust, mille maksimaalne sügavus on 120–200 µm (sügavaimate süvendite keskmine). See on vaid 8–13% tavalisest 1,5 mm seinapaksusest ja näitab merevee kasutamisel 12. klassi titaani silmapaistvat vastupidavust täppide tekkele. Võrdluseks, samadel tingimustel on 2. klassi titaani maksimaalne süvendite sügavus 5 aasta pärast üle 450 µm (30% seinast). Võimalus, et süvend läbib 10 aasta jooksul kogu 1,5 mm seina, on minimaalne (< 0.01%). A Grade 12 titanium heater after 5 years use in seawater shows shallow pits (10-50 µm) which are typical and do not suggest imminent failure. Only pits > 300 µm (20% of wall) merit shortened inspection intervals. Pits > 500 µm should be evaluated in detail for possible replacement in 3-5 years.