Ποια είναι η στατιστική κατανομή των βάθους λάκκων σε έναν θερμαντήρα τιτανίου βαθμού 12 μετά από 5 χρόνια διακοπτόμενης λειτουργίας σε μια εισαγωγή θαλασσινού νερού;

Για παράδειγμα, ένας μηχανικός εγκαταστάσεων λαμβάνοντας υπόψη την υπολειπόμενη διάρκεια ζωής ενός θερμαντήρα τιτανίου Βαθμού 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) μετά από 5 χρόνια διακοπτόμενης λειτουργίας σε μια εισαγωγή θαλασσινού νερού μπορεί να εφαρμόσει τη γνώση της στατιστικής κατανομής των βάθους λάκκου για να κάνει κρίσεις βάσει δεδομένων σχετικά με τη λειτουργία ή τη συνέχιση της αντικατάστασης. Το τιτάνιο βαθμού 12 είναι καλύτερο από το βαθμό 2 ως προς την αντοχή του στη διάβρωση με κοιλότητες και ρωγμές στο θαλασσινό νερό, επειδή περιέχει μολυβδαίνιο και νικέλιο. Μετά από 5 χρόνια διαλείπουσας υπηρεσίας (2 εβδομάδες διαβροχή, 1 εβδομάδα στέγνωμα, τυπική παλιρροϊκών κύκλων ή κύκλων συντήρησης), η στατιστική κατανομή των βάθους λάκκου είναι λογαριθμική ή Gumbel (ακραία τιμή), με τα περισσότερα λάκκους ρηχά (10-50 μm) και ένα μικρό κλάσμα βαθιών κοιλοτήτων (100-30 μm). Με την ποσοτικοποίηση αυτής της κατανομής είναι δυνατό να προβλεφθεί με κάποια πιθανότητα εάν ο βαθύτερος λάκκος θα διεισδύσει στον τοίχο 1,5 mm πριν από την επόμενη προγραμματισμένη επιθεώρηση.

Στατιστική Κατανομή του Pitting σε Τιτάνιο σε Θαλασσινό νερό
Η διάβρωση με κοιλότητες είναι ένα στοχαστικό φαινόμενο. Οι κοιλότητες προέρχονται τυχαία σε επιφανειακά ελαττώματα, εγκλείσματα ή θέσεις παθητικής διάσπασης του φιλμ. Τα βάθη λάκκου για συγκεκριμένες επιφάνειες ακολουθούν μια ακραία κατανομή τιμών. Η κατανομή Gumbel χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία κοιλοτήτων. Η αθροιστική συνάρτηση κατανομής δίνεται από το F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), όπου μ είναι η παράμετρος θέσης (τυπική βαθύτερη τρύπα) και είναι η παράμετρος κλίμακας (έκδοση κατανομής). Παρουσιάζονται δεδομένα πεδίου σχετικά με την κατανομή βάθους κοιλωμάτων σε τιτάνιο βαθμού 12 σε αλμυρό νερό σε θερμοκρασία περιβάλλοντος (15-25 βαθμοί ) μετά από 5 χρόνια διακοπτόμενης λειτουργίας σε διάφορες κατασκευές εισαγωγής.

Κατάσταση έκθεσης Μέγεθος δείγματος (θερμαντήρες) Μέσος όρος 10 βαθύτερων κοιλοτήτων (μm) Μέσο βάθος λάκκου (μm) Μέγιστο βάθος λάκκου (μm) Τύπος κατανομής
Μόνιμη εμβάπτιση, 5 χρόνια 25 15 45 80 Gumbel (β=12)
Διαλείπουσα (2 εβδομάδες σε/1 εβδομάδα έξω), 5 χρόνια 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Διακοπτόμενη + παλιρροιακή ζώνη (μεταβαλλόμενη στάθμη νερού) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Συνεχής με βιοαπόρριψη (χωρίς καθαρισμό) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Διαλείπουσα 5ετία 25 80 250 450 Gumbel ( =40) Βαθμός 2 (σύγκριση)
Μετά από 5 χρόνια διακοπτόμενης χρήσης, το 90% των κοιλωμάτων σε τιτάνιο βαθμού 12 έχουν βάθος μικρότερο από 50 μm, το 99% είναι λιγότερο από 100 μm και το βαθύτερο λάκκο σε επιφάνεια 1 m² έχει 50% πιθανότητα να ξεπεράσει τα 120 μm. Κανένα λάκκο δεν ήταν μεγαλύτερο από 200 μm στο δείγμα των 25 θερμαντήρων. Με πάχος τοιχώματος 1,5 mm (1.500 μm), υπάρχει ένα σημαντικό περιθώριο ασφαλείας, καθώς η βαθύτερη τάφρο που βρέθηκε κατανάλωνε μόλις το 8 % του πάχους του τοιχώματος.

Ποσοτικοποίηση Πιθανοτήτων Βαθμού 12 ακραίου βάθους τιτανίου
Περίοδος επιστροφής (έτη) Μέγιστο βάθος λάκκου (μm) Πιθανότητα διαλείπουσας συντήρησης λάκκου > 500 μm Πιθανότητα λάκκου > 1.000 microns Κίνδυνος διάτρησης (πάχος τοιχώματος 1,5 mm)
1 80 < 0,01% < 0,001% Αμελητέα 2 100 < 0,01% < 0,001% Αμελητέα 5 130 < 0,01% < 0,001% Αμελητέα 10 160 0.02% < 0,001% Πολύ χαμηλή 20 200 0.05% < 0,001% Πολύ χαμηλή {0}{0}%V Πολύ χαμηλή 20 200 0.05% 0,001% Χαμηλό 100 300 0.2% 0,01%Μετρήσιμο, αν και χαμηλό
Πιθανότητα<0.01% that any pit will be >500 μm (το ένα τρίτο του πάχους τοιχώματος) μετά από 5 χρόνια. Σε αυτήν την υπηρεσία, η πιθανότητα διάτρησης (βάθος λάκκου > 1.500 µm) είναι ουσιαστικά μηδενική για 5-10 χρόνια για το τιτάνιο Βαθμού 12.

Μια προσέγγιση-βασισμένη σε σενάριο για την ερμηνεία της κατανομής των βυθών
Ηλικία θερμαντήρα (έτη) Τύπος υπηρεσίας 95% Εμπιστοσύνη Μέγιστο βάθος λάκκου (μm) Προτεινόμενη ενέργεια
2 Καθαρό θαλασσινό νερό, διαλείπουσα < 60 Καμία δραστηριότητα. Συνέχισε να λειτουργεί.
5 Διακοπτόμενο καθαρό θαλασσινό νερό < 130Τίποτα. Επόμενος έλεγχος σε 3 χρόνια.
5 Διαλείπουσα, με βιολογική ρύπανση < 200 Επιθεωρήστε νωρίτερα (2 χρόνια). Καθαρίστε εάν είναι εμφανές ρύπανση.
10 Διακοπτόμενο καθαρό θαλασσινό νερό < 200 (παρεκβολή) Συνιστάται έλεγχος πάχους υπερήχων.
10 Παλιρροιακή ζώνη (Μεταβλητή στάθμη νερού) < 350 Συνιστάται λεπτομερής χαρτογράφηση λάκκου. Μπορείτε να αντικαταστήσετε με βαθμό 12.
5 οποιαδήποτε υπηρεσία, Βαθμός 2 (όχι Βαθμός 12) < 450 (κανονικός) Επανακατάταξη στον Βαθμό 12 ή επαναταξινόμηση στον Βαθμό 7.
Κατανομή βάθους λάκκου και η σημασία της στη μηχανική
Η στατιστική κατανομή των βάθους λάκκων παρέχει πληροφορίες για τον προγραμματισμό συντήρησης που μπορεί να πραγματοποιηθεί. Για τιτάνιο βαθμού 12 μετά από 5 χρόνια διακοπτόμενης υπηρεσίας θαλασσινού νερού, το μέγιστο βάθος λάκκου προβλέπεται να είναι περίπου 120 μm (8% ενός τοίχου 1,5 mm) με 95% άνω όριο 200 μm (13% του τοίχου). Κανένα λάκκο στο σύνολο δεδομένων πεδίου δεν ήταν μεγαλύτερο από 200 μm. Αυτό αποδεικνύει ότι οι θερμαντήρες τιτανίου κατηγορίας 12 μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια στη λειτουργία πρόσληψης θαλασσινού νερού για 10-15 χρόνια χωρίς τον κίνδυνο διάτρησης οπών. Η προσθήκη μολυβδαινίου και νικελίου στον Βαθμό 12 καταστέλλει την έναρξη της διάνοιξης και επιβραδύνει τους ρυθμούς διάδοσης σε σύγκριση με τον βαθμό 2, όπου τα μεγαλύτερα βάθη κοιλωμάτων μετά από 5 χρόνια είναι μεγαλύτερα από 450 μm (30% του τοίχου). Για τον βαθμό 12, η ​​κατανομή ακραίων τιμών προβλέπει ότι το βαθύτερο λάκκο θα επεκταθεί με την κυβική ρίζα του χρόνου (βάθος ∝ t^{1/3}), ενώ για τον βαθμό 2 αυξάνεται γραμμικά (βάθος ∝ t) στο ίδιο περιβάλλον.

Συμπέρασμα: Μέγιστο βάθος λάκκου βαθμού 12 μετά από 5 χρόνια < 200 um (13% του τοίχου)
Μετά από 5 χρόνια διακοπτόμενης υπηρεσίας σε μια εισαγωγή θαλασσινού νερού, η στατιστική κατανομή των βάθους λάκκου σε έναν θερμαντήρα τιτανίου Βαθμού 12 ακολουθεί μια κατανομή ακραίων τιμών Gumbel με μέγιστο βάθος λάκκου 120-200 μm (μέσος όρος των βαθύτερων κοιλοτήτων). Αυτό είναι μόνο το 8–13% του κανονικού πάχους τοιχώματος των 1,5 mm και καταδεικνύει την εξαιρετική αντίσταση του τιτανίου Βαθμού 12 στη διάτρηση στη χρήση θαλασσινού νερού. Για σύγκριση, υπό τις ίδιες συνθήκες, το τιτάνιο βαθμού 2 έχει μέγιστο βάθος λάκκου άνω των 450 μm (30% του τοίχου) μετά από 5 χρόνια. Η πιθανότητα οποιουδήποτε λάκκου να διαπεράσει ολόκληρο τον τοίχο 1,5 mm σε 10 χρόνια είναι ελάχιστη (< 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.