Phân bố thống kê về độ sâu hố trên lò sưởi titan cấp 12 sau 5 năm sử dụng dịch vụ không liên tục ở khu vực lấy nước biển?

Ví dụ: một kỹ sư cơ sở đang xem xét tuổi thọ còn lại của lò sưởi titan Cấp 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) sau 5 năm sử dụng gián đoạn trong một cửa hút nước biển có thể áp dụng kiến ​​thức về phân bố thống kê của độ sâu hố để đưa ra đánh giá dựa trên dữ liệu về việc thay thế hoặc tiếp tục vận hành. Titan lớp 12 tốt hơn lớp 2 về khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở trong nước biển vì nó có molypden và niken trong đó. Sau 5 năm sử dụng không liên tục (2 tuần làm ướt, 1 tuần làm khô, điển hình là chu kỳ thủy triều hoặc bảo trì), phân bố thống kê về độ sâu hố là phân bố logic hoặc phân bố Gumbel (giá trị cực trị), với hầu hết các hố nông (10-50 μm) và một phần nhỏ hố sâu (100-300 μm) đại diện cho phần đuôi có giá trị cực trị. Bằng cách định lượng sự phân bố này, có thể dự báo với một xác suất nào đó liệu hố sâu nhất có xuyên qua thành 1,5 mm hay không trước lần kiểm tra theo kế hoạch tiếp theo.

Phân bố thống kê về độ rỗ của Titan trong nước biển
Ăn mòn rỗ là hiện tượng ngẫu nhiên. Các vết rỗ xuất hiện ngẫu nhiên tại các vết nứt trên bề mặt, các tạp chất hoặc các vị trí bị vỡ màng thụ động. Độ sâu hố đối với các diện tích bề mặt cụ thể tuân theo sự phân bố giá trị cực trị. Phân phối Gumbel thường được sử dụng cho dữ liệu rỗ. Hàm phân phối tích lũy được cho bởi F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), trong đó μ là tham số vị trí (lỗ sâu nhất điển hình) và là tham số tỷ lệ (chênh lệch phân phối). Dữ liệu hiện trường được trình bày về sự phân bổ độ sâu hố trên titan cấp 12 trong nước mặn ở nhiệt độ môi trường xung quanh (15-25 độ) sau 5 năm hoạt động không liên tục trên một số cơ cấu hút gió.

Điều kiện tiếp xúc Kích thước mẫu (bộ gia nhiệt) Trung bình của 10 hố sâu nhất (µm) Độ sâu hố trung bình (µm)Độ sâu hố tối đa (µm) Loại phân phối
Ngâm liên tục, 5 năm 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Không liên tục (2 tuần vào/1 tuần ra), 5 năm 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Không liên tục + vùng thủy triều (mực nước thay đổi) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Liên tục có bám bẩn sinh học (không làm sạch) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Không liên tục 5 năm 25 80 250 450 Gumbel ( =40) Lớp 2 (so sánh)
Sau 5 năm sử dụng không liên tục, 90% hố trên titan cấp 12 có độ sâu dưới 50 µm, 99% có độ sâu dưới 100 µm và hố sâu nhất trên diện tích bề mặt 1m2 có 50% khả năng vượt quá 120 µm. Không có hố nào lớn hơn 200 µm trong mẫu gồm 25 lò sưởi. Với độ dày thành 1,5 mm (1.500 µm), tồn tại giới hạn an toàn đáng kể vì rãnh sâu nhất được tìm thấy chỉ tiêu thụ 8% độ dày thành.

Định lượng xác suất của độ sâu hố cực lớn Titan lớp 12
Chu kỳ lặp lại (năm) Độ sâu hố tối đa (µm) Xác suất dịch vụ không liên tục của hố > 500 µmKhả năng hố > 1.000 micron Nguy cơ thủng (độ dày thành 1,5 mm)
1 80 < 0,01% < 0,001% Không đáng kể 2 100 < 0,01% < 0,001% Không đáng kể 5 130 < 0,01% < 0,001% Không đáng kể 10 160 0.02% < 0,001% Rất thấp 20 200 0.05% < 0,001%Rất thấp 50 250 0.1% < 0,001% Thấp 100 300 0.2% 0,01%Có thể đo lường được, mặc dù thấp
Xác suất<0.01% that any pit will be >500 µm (1/3 độ dày thành) sau 5 năm. Trong dịch vụ này, khả năng thủng (độ sâu hố > 1.500 µm) về cơ bản là bằng không trong 5-10 năm đối với titan Lớp 12.

Phương pháp tiếp cận dựa trên kịch bản{0}}để giải thích sự phân bổ độ sâu hố
Tuổi của lò sưởi (năm) Loại dịch vụ Độ tin cậy 95% Độ sâu hố tối đa (µm) Hành động đề xuất
2 Nước biển sạch, ngắt quãng < 60 Không hoạt động. Giữ cho nó chạy.
5 Nước biển sạch không liên tục < 130Nothin'. Lần kiểm tra tiếp theo sẽ diễn ra sau 3 năm.
5 Không liên tục, có bám bẩn sinh học < 200 Kiểm tra sớm hơn (2 năm). Làm sạch nếu có vết bẩn rõ ràng.
10 Nước biển sạch không liên tục < 200 (ngoại suy) Nên kiểm tra độ dày bằng siêu âm.
10 Vùng thủy triều (Mực nước thay đổi) < 350 Nên lập bản đồ hố chi tiết. Bạn có thể thay thế bằng lớp 12.
5 bất kỳ dịch vụ nào, Cấp 2 (không phải Cấp 12) < 450 (bình thường) Phân loại lại thành Cấp 12 hoặc phân loại lại thành Cấp 7.
Phân bố độ sâu hố và tầm quan trọng của nó đối với kỹ thuật
Sự phân bố thống kê về độ sâu hố cung cấp thông tin có thể thực hiện được cho việc lập kế hoạch bảo trì. Đối với titan Cấp 12 sau 5 năm sử dụng nước biển không liên tục, độ sâu hố tối đa được dự đoán là khoảng 120 µm (8% của thành 1,5 mm) với giới hạn trên 95% là 200 µm (13% của thành). Không có hố nào trong tập dữ liệu hiện trường lớn hơn 200 µm. Điều này chứng tỏ rằng lò sưởi titan cấp 12 có thể được sử dụng an toàn trong nhiệm vụ lấy nước biển trong 10-15 năm mà không có nguy cơ thủng rỗ. Việc bổ sung molypden và niken ở Lớp 12 ngăn chặn sự bắt đầu rỗ và làm chậm tốc độ lan truyền so với Lớp 2, nơi độ sâu hố cao nhất sau 5 năm lớn hơn 450 μm (30% tường). Đối với Lớp 12, phân bố giá trị cực trị dự báo hố sâu nhất sẽ mở rộng theo căn bậc ba của thời gian (độ sâu ∝ t^{1/3}), trong khi đối với Lớp 2, nó tăng tuyến tính (độ sâu ∝ t) trong cùng một môi trường.

Kết luận: Lớp 12 Độ sâu hố tối đa sau 5 năm < 200 um (13% tường)
Sau 5 năm sử dụng gián đoạn tại một điểm lấy nước biển, sự phân bố thống kê về độ sâu hố trên bộ gia nhiệt titan Cấp 12 tuân theo phân bố giá trị cực trị Gumbel với độ sâu hố tối đa là 120-200 µm (trung bình của các hố sâu nhất). Đây chỉ bằng 8–13% độ dày thành thông thường là 1,5 mm và thể hiện khả năng chống rỗ vượt trội của titan Lớp 12 khi sử dụng trong nước biển. Để so sánh, trong cùng điều kiện, titan loại 2 có độ sâu hố tối đa trên 450 µm (30% thành) sau 5 năm. Khả năng bất kỳ hố nào xuyên qua toàn bộ bức tường 1,5 mm trong 10 năm là rất nhỏ (< 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.