Какво е статистическото разпределение на дълбочините на ямите на титанов нагревател от степен 12 след 5 години периодично обслужване във водоприемник за морска вода?

Например, инженер на съоръжение, който обмисля оставащия живот на титанов нагревател от клас 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) след 5 години периодично обслужване във водоприемник за морска вода, може да приложи познания за статистическото разпределение на дълбочините на шахтата, за да направи базирани на данни преценки за подмяна или продължаване на работа. Титанът от клас 12 е по-добър от клас 2 по отношение на устойчивостта си на корозия в морската вода, тъй като съдържа молибден и никел. След 5 години периодично обслужване (2 седмици намокряне, 1 седмица изсушаване, типично за цикли на приливи и отливи или поддръжка), статистическото разпределение на дълбочините на ямите е логнормално или разпределение на Гъмбел (екстремна стойност), като повечето ями са плитки (10-50 μm) и малка част дълбоки ями (100-300 μm), представляващи опашката на екстремни стойности. Чрез количествено определяне на това разпределение е възможно да се прогнозира с известна вероятност дали най-дълбоката яма ще проникне през стената от 1,5 mm преди следващата планирана проверка.

Статистическо разпределение на питинг в титан в морска вода
Точковата корозия е стохастично явление. Ямките възникват произволно при повърхностни дефекти, включвания или места на разрушаване на пасивния филм. Дълбочините на ямата за определени повърхностни площи следват екстремно разпределение на стойността. Разпределението на Gumbel често се използва за питинг данни. Кумулативната функция на разпределение се дава от F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), където μ е параметърът на местоположението (типична най-дълбока дупка) и е параметърът на мащаба (разпространение на разпределението). Представени са теренни данни за разпределението на дълбочините на ямите върху титан от степен 12 в солена вода при температура на околната среда (15-25 градуса) след 5 години периодично обслужване на няколко всмукателни структури.

Условия на експозиция Размер на пробата (нагреватели) Средна стойност от 10 най-дълбоки вдлъбнатини (µm) Средна дълбочина на вдлъбнатината (µm) Максимална дълбочина на вдлъбнатината (µm) Тип разпределение
Устойчиво потапяне, 5 години 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Прекъсващ (2 седмици в/1 седмица извън), 5 години 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Прекъсната + приливна зона (променящо се ниво на водата) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Непрекъснато с биообрастяне (без почистване) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
С прекъсвания 5 години 25 80 250 450 Gumbel ( =40) Степен 2 (сравнение)
След 5 години периодична употреба, 90% от вдлъбнатините върху титан от клас 12 са с дълбочина под 50 µm, 99% са с дълбочина под 100 µm, а най-дълбоката вдлъбнатина на 1m² повърхност има 50% вероятност да надвиши 120 µm. Нито една дупка не е по-голяма от 200 µm в пробата от 25 нагревателя. С дебелина на стената от 1,5 mm (1500 µm), съществува значителна граница на безопасност, тъй като най-дълбоката открита траншея е изразходвала само 8% от дебелината на стената.

Количествено определяне на вероятностите за екстремна дълбочина на титанов клас 12
Период на връщане (години) Максимална дълбочина на вдлъбнатината (µm) Периодично обслужване Вероятност за вдлъбнатина > 500 µm Вероятност вдлъбнатина > 1000 микрона Риск от перфорация (1,5 mm дебелина на стената)
1 80 < 0,01% < 0,001% Незначително 2 100 < 0,01% < 0,001% Незначително 5 130 < 0,01% < 0,001% Незначително 10 160 0.02% < 0,001% Много ниско 20 200 0.05% < 0,001% Много ниско 50 250 0.1% < 0,001% Ниско 100 300 0.2% 0,01% Измеримо, макар и ниско
Вероятност<0.01% that any pit will be >500 µm (една трета от дебелината на стената) след 5 години. При тази услуга шансът за перфорация (дълбочина на вдлъбнатината > 1500 µm) е по същество нулев за 5-10 години за титан клас 12.

Подход-базиран на сценарии за тълкуване на разпределението на дълбочините на ямата
Възраст на нагревателя (години) Тип услуга 95% увереност Максимална дълбочина на вдлъбнатината (µm) Препоръчително действие
2 Чиста морска вода, периодично < 60 Няма активност. Продължете да работи.
5 Прекъсната чиста морска вода < 130 Нищо. Следваща проверка след 3 години.
5 Прекъснат, с биообрастяне < 200 Проверете по-рано (2 години). Почистете, ако замърсяването е очевидно.
10 Прекъсната чиста морска вода < 200 (екстраполирана) Препоръчва се ултразвуков скрининг на дебелината.
10 Приливна зона (променливо ниво на водата) < 350 Препоръчва се детайлно картографиране на ямата. Можете да замените с оценка 12.
5 всяка услуга, степен 2 (не степен 12) < 450 (нормално) Прекласифициране до степен 12 или прекласифициране до степен 7.
Разпределение на дълбочината на ямата и нейното значение за инженерството
Статистическото разпределение на дълбочините на шахтите предоставя информация за планиране на поддръжката, по която може да се действа. За титан от клас 12 след 5 години периодично обслужване в морска вода, максималната дълбочина на ямата се предвижда да бъде около 120 µm (8% от 1,5 mm стена) с 95% горна граница от 200 µm (13% от стената). Нито една яма в полевия набор от данни не е по-голяма от 200 µm. Това демонстрира, че титаниеви нагреватели от клас 12 могат безопасно да се използват при всмукване на морска вода в продължение на 10-15 години без опасност от точкова перфорация. Добавянето на молибден и никел в степен 12 потиска началото на питинга и забавя скоростта на разпространение в сравнение със степен 2, където най-високите дълбочини на питинг след 5 години са по-големи от 450 μm (30% от стената). За степен 12 екстремното разпределение на стойността предвижда най-дълбоката яма да се разшири с кубичен корен от времето (дълбочина ∝ t^{1/3}), докато за степен 2 тя се увеличава линейно (дълбочина ∝ t) в същата среда.

Заключение: Максимална дълбочина на вдлъбнатина от степен 12 след 5 години < 200 um (13% от стената)
След 5 години периодично обслужване във водоприемник за морска вода, статистическото разпределение на дълбочините на вдлъбнатините на титанов нагревател от клас 12 следва разпределение на екстремни стойности на Gumbel с максимална дълбочина на вдлъбнатините от 120-200 µm (средна стойност на най-дълбоките вдлъбнатини). Това е само 8–13% от нормалната дебелина на стената от 1,5 mm и демонстрира изключителната устойчивост на питинг на титан от клас 12 при използване на морска вода. За сравнение, при същите условия, титан от степен 2 има максимална дълбочина на вдлъбнатини от над 450 µm (30% от стената) след 5 години. Шансът някаква яма да проникне през цялата стена от 1,5 mm за 10 години е минимален (< 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.