За титаниева електрическа нагревателна тръба, използвана в-смазан с морска вода лагерен корпус (приложение на кърмовата тръба), как корелира дебелината на стената с времето до първата шахта при редуващи се условия на потапяне и изплуване при 70 градуса?

Основен компромис-при проектирането на титаниеви нагреватели за лагери на кърмовата тръба
В морските плавателни съдове корпусите на лагерите на кърмовата тръба използват морска вода като смазка и охлаждаща течност за лагерите на витловия вал. Титаниеви електрически нагревателни тръби задържат маслото или морската вода при 70 градуса, за да поддържат правилния вискозитет. Нагревателят редува потапяне и изплуване, когато корабът се търкаля и накланя, както и когато нивото на морската вода варира. Този променящ се период от време осигурява специална корозионна среда. При потапяне титанът е катодно защитен. Когато се появи, на повърхността се образува тънък електролитен филм, където хлоридите се концентрират и причиняват ускоряване на питинга. Времето до първия пит-индукционният период преди да започне питинг-корелира с дебелината на стената, тъй като по-дебелите стени задържат повече топлина по време на изплуване, изпарявайки по-бързо електролитния филм и намалявайки времето на излагане. Изследването тук количествено определя ефекта от дебелината на стената върху индукционното време за питинг при променливи обстоятелства на потапяне/изплуване при 70 градуса.

Ефект върху механичната цялост на редуващо се потапяне-Механизъм на изплуване
В морска вода при 70 градуса пасивният филм е стабилен и не инициира питинг върху титанов нагревател. Когато нагревателят се потопи (изложен на въздух), върху повърхността му остава тънко покритие от морска вода. Водата се изпарява от този филм, концентрирайки хлоридите до 5-10 пъти общата концентрация (т.е. от 19 000 ppm до 100 000 - 200 000 ppm). С изтъняването на филма транспортът на кислород се подобрява, насърчавайки катодните реакции. Високата концентрация на хлорид, съчетана с висока наличност на кислород, поставя началото на появата на питинг. След като ямата бъде инициирана, тя ще расте в последователни цикли на потапяне.

Времето до първоначалното образуване на яма зависи от периода на изплуване и от скоростта на изпаряване на покритието от солена вода. Когато нагревателят е изключен или цикълът на нагряване приключи, по-дебелата титанова стена ще задържа повече топлинна енергия в нея (по-голям топлинен капацитет). Тази съхранена топлина увеличава изпарението на покритието от морска вода и намалява продължителността, през която концентрираният хлориден филм остава на повърхността. По-тънката стена се охлажда по-бързо и концентрираното покритие е в контакт с титан за по-дълго време, което увеличава риска от появата на питинг.

Влияние върху топлинното поведение, скоростта на изпарение и кривите на охлаждане
Когато нагревателят е изключен или потопен, титаниевият нагревател се охлажда до стайна температура (25 градуса) с повърхностна температура от 70 градуса (зададена точка). Скоростта на охлаждане се описва от закона на Нютон за охлаждане: dT / dt=-h * (T - T_ambient) / (ρ * C_p * t). Където t е дебелината на стената. Топлинната маса е пропорционална на дебелината, така че по-дебела стена (по-голяма t) ще отнеме повече време за охлаждане. Скоростта, с която се изпарява филмът от морска вода, зависи от температурата на повърхността. При 70 градуса се изпарява бързо, при 50 градуса умерено, а при 30 градуса бавно. По-дебелата стена остава при по-висока температура по-дълго време при охлаждане и покритието се изпарява по-бързо. Изчислени времена на изпарение за 100 µm слой морска вода:

Дебелина на стената (Време за охлаждане от 70 градуса C до 40 градуса C (секунди)) Време на изпаряване на филма (сек.) Време на контакт с концентриран филм (сек.)
0,8 мм 45 сек 35 сек 10 сек 1,0 мм 60 сек 45 сек 15 сек 1,2 мм 75 сек 55 сек 20 сек 1,5 мм 95 сек 70 сек 25 сек 2,0 мм 130 сек 95 сек 35 сек
Време за контакт с концентриран филм. Времето, изминало след концентрирането на филма, но преди пълното му изпаряване. По-малка дебелина на стената, по-малко време в контакт, по-малък шанс за хлътване.

Компромис-синтез: Дебелина на стената срещу време до първата яма
Дебелина на стената Време за контакт с концентриран филм (секунди на изплуване) Време до първа вдлъбнатина (променливо потапяне/изплуване, 70 градуса) Относителен живот на вдлъбнатина 0,8 mm 10 sec 8 000 – 10 000 цикъла 1,5 × базова линия 1,0 mm 15 sec 5 000 – 7 000 цикъла 1,0 × (базова линия)
1,2 mm 20 sec 3500 – 5000 цикъла 0,7x базова линия
1,5 mm 25 sec 2500 – 3500 цикъла 0,5× базова линия
2,0 мм 35 сек 1500 – 2500 цикъла 0,3x базова линия
По-тънките стени (0,8-1,0 mm) имат по-дълго време до първата ямка, защото се охлаждат по-бързо и следователно имат по-кратко време за контакт с концентриран хлориден филм. По-дебелите стени (1,5-2,0 мм) задържат топлината по-дълго, което увеличава агресивните условия и ускорява началото на питинга.

Инженерство извън стената: Повърхностна обработка и циклична честота
Повърхностните обработки могат да компенсират, ако са продиктувани механичните изисквания за по-дебела стена (напр. налягане или работа). Електрополирането (Ra по-малко или равно на 0,2 µm) увеличава потенциала за питинг и концентрацията на хлорид, необходима за иницииране на питинг, с фактор 2–3. 1,5 mm електрополирана стена може да получи същото време до първа дупка като 1,0 mm as-изтеглена стена. Като алтернатива, може да се нанесе тънко (50–100 nm) златно или платинено покритие, за да се осигури благородна повърхност, която не се търкаля в морската вода, премахвайки напълно корелацията на дебелината-.

Заключение: Предпочитат се по-тънки стени за променливо потапяне-изплуващо обслужване
По-тънките стени (0,8–1,0 mm) на титаниева електрическа нагревателна тръба, използвана за-смазан с морска вода лагерен корпус при редуване на потапяне и изплуване при 70 градуса, се свързват с по-дълго време до първата яма поради по-бързото охлаждане, като по този начин се намалява времето за контакт с концентрирани хлоридни филми по време на изплуване. Например животът на индукция на питинг на стена от 0,8 mm е около 1,5 пъти по-голям от този на стена от 1,0 mm. Една стена от 1,5 mm има само половината живот. Препоръчителният стандарт за обслужване на нагревателя на кърмовата тръба е титаниева обвивка от клас 2, дебелина на стената от 0,9 до 1,0 mm, електрополирано повърхностно покритие за допълнителна устойчивост на питинг. Избягвайте по-дебели стени (по-големи или равни на 1,5 mm), освен ако механично не е необходимо, тогава е необходимо електрополиране или покритие от благороден метал за компенсация. За да изчислите необходимата дебелина на стената за определения експлоатационен живот, предоставете на производителя прогнозирания брой цикли на потапяне-на изплуване на ден.