Як товщина стінки титанової електричної нагрівальної трубки, що використовується в-корпусі підшипника з морською водою (застосування кормової труби), співвідноситься з часом до першої виїмки за змінних умов занурення та виривання під кутом 70 градусів?

Основний компроміс-у конструкції титанових нагрівачів для підшипників кормової труби
У морських суднах корпуси підшипників кормової труби використовують морську воду як мастило та охолоджуючу рідину для підшипників гребного валу. Титанові електричні нагрівальні труби зберігають нафту або морську воду при температурі 70 градусів для підтримки потрібної в'язкості. Нагрівач чергує занурення та спливання, коли судно крениться та нахиляється, а також коли змінюється рівень морської води. Цей змінний проміжок часу забезпечує особливе корозійне середовище. При зануренні титан має катодний захист. При виникненні на поверхні утворюється тонка плівка електроліту, де концентруються хлориди та викликають прискорення пітінгу. Час до першого пітінгу-період індукції перед початком пітінгу-корелює з товщиною стінки, оскільки товщі стінки зберігають більше тепла під час спливання, швидше випаровуючи плівку електроліту та скорочуючи час впливу. У цьому дослідженні кількісно оцінюється вплив товщини стінки на час індукції пітінгу за змінних умов занурення/спливання при 70 градусах.

Вплив на механічну цілісність. Механізм змінного занурення-
У морській воді при температурі 70 градусів пасивна плівка стабільна і не викликає точкової корекції на титановому нагрівачі. Коли нагрівач спливає (піддається впливу повітря), на його поверхні залишається тонкий шар морської води. Вода випаровується з цієї плівки, концентруючи хлориди до 5-10-кратної масової концентрації (тобто від 19 000 ppm до 100 000 - 200 000 ppm). З потоншенням плівки транспорт кисню посилюється, що сприяє катодним реакціям. Висока концентрація хлоридів у поєднанні з високою доступністю кисню створює основу для початку пітінгу. Після створення ями вона буде рости в послідовних циклах занурення.

Час до початкового утворення ямки залежить від періоду появи та швидкості випаровування солоної води. Коли обігрівач вимикається або цикл нагріву закінчується, більш товста титанова стінка утримує більше теплової енергії (більша теплоємність). Це накопичене тепло збільшує випаровування покриття морської води та скорочує тривалість перебування концентрованої хлоридної плівки на поверхні. Тонша стінка охолоджується швидше, а концентроване покриття довше контактує з титаном, що збільшує ризик появи точкових появ.

Вплив на температурну поведінку Швидкість випаровування та криві охолодження
Коли нагрівач вимкнений або занурений, титановий нагрівач охолоджується до кімнатної температури (25 градусів) з температурою поверхні 70 градусів (задане значення). Швидкість охолодження описується законом Ньютона: dT / dt=-h * (T - T_ambient) / (ρ * C_p * t). Де t - товщина стінки. Теплова маса пропорційна товщині, тому більш товста стінка (більша t) займе більше часу для охолодження. Швидкість випаровування плівки морської води залежить від температури поверхні. При 70 градусах він випаровується швидко, при 50 градусах помірно, а при 30 градусах повільно. Більш товста стінка залишається при вищій температурі довше під час охолодження, і покриття випаровується швидше. Розрахований час випаровування для шару морської води 100 мкм:

Товщина стінки (Час охолодження від 70 градусів C до 40 градусів C (секунд)) Час випаровування плівки (сек.) Час контакту концентрованої плівки (сек.)
0,8 мм 45 с 35 с 10 с 1,0 мм 60 с 45 с 15 с 1,2 мм 75 с 55 с 20 с 1,5 мм 95 с 70 с 25 с 2,0 мм 130 с 95 с 35 с
Концентрований час контакту з плівкою. Час, який минув після концентрації плівки, але до її повного випаровування. Менша товщина стінок, менший час контакту, менша ймовірність утворення ямок.

Компроміс-синтезу: товщина стінки та час до першої ями
Товщина стінки Час контакту з концентрованою плівкою (секунди на спливання) Час до першого пітінгу (почергове занурення/спливання, 70 градусів) Відносний термін служби піттингу 0,8 мм 10 с 8000 – 10 000 циклів 1,5× базова лінія 1,0 мм 15 с 5000 – 7000 циклів 1,0× (базова лінія)
1,2 мм 20 с 3500–5000 циклів 0,7x базова лінія
1,5 мм 25 с 2500 – 3500 циклів 0,5× базова лінія
2,0 мм 35 с 1500 – 2500 циклів 0,3x базова лінія
Більш тонкі стінки (0,8-1,0 мм) мають більший час для першої виїмки, оскільки вони швидше охолоджуються і, отже, мають коротший час контакту з плівкою концентрованого хлориду. Більш товсті стінки (1,5-2,0 мм) довше зберігають тепло, що підвищує агресивність і прискорює початок пітингу.

Інженерія поза стіною: обробка поверхні та циклічна частота
Обробка поверхні може компенсувати, якщо механічні вимоги до більш товстої стіни (наприклад, тиск або транспортування) продиктовані. Електрополірування (Ra менше або дорівнює 0,2 мкм) збільшує потенціал пітінгу та концентрацію хлориду, необхідну для ініціювання пітингу, у 2–3 рази. Електрополірована стінка товщиною 1,5 мм може отримати такий самий час до першого пітінгу, що й стінка товщиною 1,0 мм-. Крім того, можна нанести тонке (50–100 нм) покриття із золота або платини, щоб створити благородну поверхню, яка не утворюється в морській воді, усуваючи кореляцію-пітінгу за товщиною.

Висновок: тонші стінки є кращими для чергування занурення-.
Більш тонкі стінки (0,8–1,0 мм) титанової електричної нагрівальної трубки, яка використовується для-змащеного морською водою корпусу підшипника під час поперемінного занурення та спливання під кутом 70 градусів, пов’язано з довшим часом до першої ямки завдяки швидшому охолодженню, таким чином зменшуючи час контакту з плівкою концентрованого хлориду під час спливання. Наприклад, термін служби стінки товщиною 0,8 мм приблизно в 1,5 рази перевищує термін служби стінки товщиною 1,0 мм. Стінка товщиною 1,5 мм має лише половину життя. Рекомендованим стандартом для обслуговування обігрівача кормової труби є титанова оболонка класу 2, товщина стінки від 0,9 до 1,0 мм, електрополірована поверхня для додаткової стійкості до точкової корки. Уникайте більш товстих стінок (більше або дорівнює 1,5 мм), за винятком випадків, коли це має механічне значення, тоді для компенсації необхідно електрополірування або покриття з благородного металу. Щоб розрахувати необхідну товщину стінки для зазначеного терміну служби, надайте виробнику прогнозовану кількість циклів занурення-на день.