Hvad er den statistiske fordeling af grubedybder på en grad 12 titaniumvarmer efter 5 års intermitterende service i et havvandsindtag?

For eksempel kan en facility engineer, der overvejer den resterende levetid af en Grade 12 titanium heater (Ti-0.3Mo-0.8Ni) efter 5 års intermitterende drift i et havvandsindtag, anvende viden om den statistiske fordeling af brønddybder til at foretage databaserede vurderinger om udskiftning eller fortsat drift. Grade 12 titanium er bedre end Grade 2 i sin modstandsdygtighed over for grubetæring og sprækkekorrosion i havvand, fordi det har molybdæn og nikkel i sig. Efter 5 års periodisk brug (2 uger fugtet, 1 uge tørret, typisk for tidevands- eller vedligeholdelsescyklusser), er den statistiske fordeling af brønddybder lognormal eller Gumbel (ekstrem værdi) fordeling, med de fleste gruber lavvandede (10-50 μm) og en lille brøkdel af dybe gruber (100-300 μm) repræsenterer den ekstreme værdi. Ved at kvantificere denne fordeling er det muligt med en vis sandsynlighed at forudsige, om den dybeste grube vil trænge igennem 1,5 mm væggen inden næste planlagte inspektion.

Statistisk fordeling af pitting i titan i havvand
Pitting-korrosion er et stokastisk fænomen. Gruber opstår tilfældigt ved overfladefejl, indeslutninger eller steder med passiv filmnedbrydning. Grubedybderne for bestemte overfladeområder følger en ekstrem værdifordeling. Gumbel-distribution bruges ofte til pitting-data. Kumulativ fordelingsfunktion er givet af F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), hvor μ er placeringsparameteren (typisk dybeste hul) og er skalaparameteren (fordelingsspredning). Feltdata præsenteres om fordelingen af ​​grubedybder på Grad 12 titanium i saltvand ved omgivelsestemperatur (15-25 grader) efter 5 års intermitterende service på flere indsugningsstrukturer.

Eksponeringsforhold Prøvestørrelse (varmere) Gennemsnit af 10 dybeste brønde (µm) Median huldybde (µm) Maksimal huldybde (µm) Fordelingstype
Vedvarende fordybelse, 5 år 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Intermitterende (2 uger inde/1 uge ud), 5 år 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Intermitterende + tidevandszone (skiftende vandstand) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Kontinuerlig med biofouling (ingen rengøring) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Intermitterende 5 år 25 80 250 450 Gumbel ( =40) Klasse 2 (sammenligning)
Efter 5 års periodisk brug er 90 % af gruberne på Grad 12 titanium mindre end 50 µm dybe, 99 % er mindre end 100 µm dybe og den dybeste brønd på et 1m² overfladeareal har en 50 % sandsynlighed for at overstige 120 µm. Ingen pit var større end 200 µm i prøven på 25 varmelegemer. Med en vægtykkelse på 1,5 mm (1.500 µm) er der en betydelig sikkerhedsmargin, da den dybeste rende, der er fundet, kun forbrugte 8 % af vægtykkelsen.

Kvantificering af sandsynligheder for Grad 12 Titanium Extreme Pit Depth
Returperiode (år) Maksimal brønddybde (µm) Intermitterende servicesandsynlighed for pit > 500 µmSandsynlighed pit > 1.000 mikronPerforeringsrisiko (1,5 mm vægtykkelse)
1 80 < 0,01 % < 0,001 % Ubetydelig 2 100 < 0,01 % < 0,001 % Ubetydelig 5 130 < 0,01 % < 0,001 % Ubetydelig 10 160 0.02 % < 0,001 % Meget lav 20 200 0.05} % < 1} Meget lav 20 200 0.05 % < 1} 0,001 % lav 100 300 0.2 % 0,01 %målbar, omend lav
Sandsynlighed<0.01% that any pit will be >500 µm (en tredjedel af vægtykkelsen) efter 5 år. I denne service er chancen for perforering (gravdybde > 1.500 µm) stort set nul i 5-10 år for grad 12 titanium.

En scenario-baseret tilgang til fortolkning af fordeling af huldybder
Varmeapparatets alder (år) Servicetype 95 % konfidens Maksimal brønddybde (µm) Anbefalet handling
2 Rent havvand, intermitterende < 60 Ingen aktivitet. Hold det kørende.
5 Intermitterende rent havvand < 130Nothin'. Næste eftersyn om 3 år.
5 Intermitterende, med biofouling < 200 Efterse tidligere (2 år). Rens, hvis der er tydelig tilsmudsning.
10 Intermitterende rent havvand < 200 (ekstrapoleret) Ultralydstykkelsesscreening anbefales.
10 Tidevandszone (Variabel vandstand) < 350 Detaljeret brøndkortlægning anbefales. Du kan erstatte med klasse 12.
5 enhver tjeneste, klasse 2 (ikke klasse 12) < 450 (normal) Omklassificere til klasse 12 eller omklassificere til klasse 7.
Grubedybdefordeling og dens betydning for teknik
Den statistiske fordeling af grubedybder giver information til vedligeholdelsesplanlægning, som kan handles på. For grad 12 titanium efter 5 års intermitterende havvandsservice forudsiges den maksimale brønddybde til at være omkring 120 µm (8 % af en 1,5 mm væg) med en 95 % øvre grænse på 200 µm (13 % af væggen). Ingen pit i feltdatasættet var større end 200 µm. Dette viser, at Grade 12 titanium varmelegemer sikkert kan bruges i havvandsindtag i 10-15 år uden fare for grubetæring. Tilsætning af molybdæn og nikkel i Grad 12 undertrykker begyndelsen af ​​grubetæring og sænker udbredelseshastigheden sammenlignet med Grad 2, hvor de højeste grubedybder efter 5 år er større end 450 μm (30 % af væggen). For klasse 12 forudsiger den ekstreme værdifordeling, at den dybeste pit udvider sig med tidens terningerod (dybde ∝ t^{1/3}), hvorimod den for klasse 2 stiger lineært (dybde ∝ t) i det samme miljø.

Konklusion: Grade 12 Max Pit Depth Efter 5 år < 200 um (13 % af væggen)
Efter 5 års intermitterende drift i et havvandsindtag følger den statistiske fordeling af brønddybder på en Grade 12 titaniumvarmer en Gumbel ekstrem værdifordeling med en maksimal brønddybde på 120-200 µm (gennemsnit af dybeste gruber). Dette er kun 8-13 % af den normale vægtykkelse på 1,5 mm, og demonstrerer den enestående pitting-modstand for Grade 12 titanium ved brug af havvand. Til sammenligning har Grade 2 titanium under de samme forhold maksimale grubedybder på over 450 µm (30 % af væggen) efter 5 år. Chancen for, at en brønd trænger igennem hele 1,5 mm væggen om 10 år er minimal (< 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.