Při jaké konkrétní kombinaci Při jaké konkrétní kombinaci frekvence tepelného cyklu a nejvyšší teploty pláště se vytvoří 1,0 milimetrový plášť z nerezové oceli 316 skrz-praskliny ve stěně způsobené tepelnou únavou v přerušovaném provozu páry? Frekvence tepelného cyklu a špičková teplota 16 milimetrů Ocel 10 Milimetrová teplota pláště1 Vyvíjejí se pláště-praskliny ve stěně způsobené tepelnou únavou v přerušovaném provozu páry?

Pro inženýry závodu mají elektrické ponorné ohřívače v přerušovaném provozu páry, jako jsou sterilizační komory, systémy vstřikování páry a autoklávy, zvláštní riziko tepelné únavy kvůli kombinaci rychlých teplotních změn a tenké tloušťky stěny. Na rozdíl od tlustostěnných-plášťů, u kterých se nakonec vyvinou povrchové trhliny, může 1,0mm 316 plášť vzniknout-trhlinami ve stěně v malém zlomku cyklů kvůli malé vzdálenosti pro šíření trhliny. Nehraje roli samotná teplota, ale vztah mezi frekvencí cyklů, špičkovou teplotou a rychlostí ohřevu. Tato práce určuje kombinaci frekvence tepelných cyklů a maximální teploty pláště, při které se u pláště 1,0 mm 316 vytvoří trhliny ve stěně za 1000 cyklů{10}}normální očekávaná životnost pro mnoho aplikací s přerušovanou párou.

Nukleace a růst trhlin tepelnou únavou v tenkostěnných pochvách-
Například rychlé zahřátí pláště 316 na teplotu páry z okolního prostředí vede k tomu, že se vnější povrch roztahuje více než vnitřní povrch, a tak má za následek tahové napětí ve vnitřní stěně. Při rychlém ochlazení se napětí obrátí. Pro teplotní rozdíl větší než je mez pružnosti materiálu má každý cyklus za následek zvýšení plastické deformace na vnitřním povrchu. Kritický rozdíl teplot napříč stěnou pro poddajnost stěny 1,0 mm je asi 150 stupňů. V parním-provozu s koeficientem prostupu tepla 5 000 až 10 000 W/m2K je teplotní rozdíl na stěně o tloušťce 1,0 mm v cyklu 20 stupňů až 150 stupňů pouhých 5 až 10 stupňů, což je výrazně pod prahovou hodnotou. Ale při vysoušení-nebo v provozu přehřáté páry se součinitel prostupu tepla drasticky snižuje a teplotní gradient se zvyšuje. U stěny o tloušťce 1,0 mm může být teplotní rozdíl 50–80 stupňů při špičkových teplotách pláště přesahujících 300 stupňů ve vzduchu nebo páře nízké kvality, stále pod limitem 150 stupňů. Skutečné nebezpečí u 1,0 mm stěn není z rovnoměrného zahřívání, ale z lokalizovaných horkých míst z usazenin vodního kamene, proudových stínů nebo nestejné hustoty wattů. Lokální horké místo o průměru 5–10 mm může způsobit teplotní rozdíl 200–300 stupňů přes stěnu a rychlou iniciaci trhlin.

Kritické prahové hodnoty pro průchozí{0}}praskání stěny v plášti 1,0 mm
Kontrolované testování tepelné únavy 1,0 mm 316 vzorků pláště s indukovanými horkými místy (simulující usazeniny okují) bylo použito ke stanovení specifických počtů cyklů do průchozí{2}}praskání stěny při různých špičkových teplotách a frekvencích cyklů.

Maximální teplotní rozdíl v teplotě pláště na cyklus Cykly k iniciaci trhliny Cykly k průniku-Rychlost ohřevu trhliny ve zdi (1,0 mm)-Prasklina ve zdi v 1000 cyklech
200 stupňů 170 stupňů (30 stupňů - 200 stupňů ) 8 000 – 12,000 10 000 – 15 000 Dosažitelné pod 1 000 cykly
250 stupňů 220 stupňů (30 stupňů –250 stupňů )3 000 – 5,000 4 000 – 7 000 Není možné < 1 000 cyklů
300 stupňů 270 stupňů (30 stupňů až 300 stupňů) 1 200 – 2,000 1, 500 – 2 500 Není možné pod 1 000 cyklů
350 stupňů 320 stupňů (30 stupňů až 350 stupňů) 500 – 800 700 – 1,200 50 – 100 stupňů /s 400 stupňů 370 stupňů (30 stupňů až 400 stupňů) 200 – 400 300 – 600 30 – 4 stupňů 204 stupňů /5 stupeň ) 80 – 150 120 – 250 15 – 30 stupňů /s 500 stupňů 470 stupňů (30 stupňů až 500 stupňů) 30 – 60 50 – 100 8 – 15 stupňů /s
Pro aplikaci čisté páry při 150 stupních není tepelná únava pro 1,0 mm 316 plášť problém bez ohledu na frekvenci cyklů. Teplotní rozdíl napříč stěnou není dostatečný k vytvoření plastické deformace. Riziko je značné při špičkových teplotách nad 350 stupňů typických pro přehřátou páru nebo-vysoušení. S rychlostí 20 stupňů za sekundu může ohřívač, který vyschne a dosáhne 450 stupňů, produkovat průchozí{10}trhliny ve stěně za pouhých 200 cyklů.

1,0 mm bezpečná provozní obálka v přerušovaném provozu páry.
Používá se kritérium 5 000 cyklů bez prasklin-stěny, což odpovídá běžné životnosti 5 až 10 let při každodenním cyklování. Bezpečná provozní obálka pro 1,0 mm 316 plášť v přerušovaném provozu páry je definována v následující tabulce.

Špičková teplota pláště Maximální rychlost bezpečného ohřevu (stupně/s) Maximální bezpečné cykly za den Očekávané cykly k proražení-trhliny ve zdi za bezpečných podmínek Doporučená akce Nad limity Do 200 stupňů Jakákoli Jakákoli Nad 10,000 316 přijatelných 200 – 250 stupňů 50 stupňů/sec,0,0,0250 stupňů,0,025} přijatelné 205} – 300 stupňů 30 stupňů /s 5 6, 000 – 10 000 Monitor pro změnu měřítka 300 – 350 stupňů 15 stupňů /s 2 5, 000 – 8 000 Snižte rychlost ohřevu nebo upgradujte 350 – 400 stupňů 8 stupňů /s, 1} 06 – rozpětí, 0{208} zvažte Incoloy 400 – 450 stupňů 4 stupně /s 0.5 3 000 – 5 000 Upgrade na Incoloy 800H Nad 450 stupňů Nedoporučuje se Nedoporučuje se Méně než 3 000 Použijte slitinu na bázi niklu
U sterilizačního autoklávu, který pracuje od okolní teploty do 140 stupňů páry dvakrát za hodinu (16 cyklů za den), je maximální teplota pláště hluboko pod 200 stupňů a tepelná únava není problémem bez ohledu na rychlost ohřevu. 1,0 mm plášť je minimum pro přehřívák, který ohřívá páru na 400 stupňů se 4 cykly/den a rychlostí ohřevu 10 stupňů/s. Snížení rychlosti ohřevu na 5 stupňů/s nebo přechod na tloušťku stěny 1,6 mm by přineslo zpět přiměřenou únavovou životnost.

Změny designu zabraňující tepelné únavě tenkých-stěn
Tři změny designu mohou zabránit průchozímu{0}}praskání stěny, když plášť 316 o tloušťce 1,0-mm- musí fungovat při teplotách nad 350 stupňů při přerušovaném používání. Prvním je zpomalit rychlost ohřevu pomocí proporcionálního regulátoru namísto termostatu zapnuto{12}}vypnuto. Teplotní gradient se sníží asi o 60 %, když se rychlost náběhu sníží z 20 stupňů/s na 5 stupňů/s a únavová životnost se zvýší o poměr 3-5. Druhou změnou je zabránit situacím vysychání pouzdra. Blokování s ovládáním ohřívače zastaví provoz, pokud kvalita páry klesne pod 95 % (snímač hladiny). Třetí změnou je potřeba brokovitého nebo namáhaného povrchu pláště. Brokování nebo následné žíhání má za následek zbytková napětí v tlaku, která mohou zpomalit iniciaci lomu faktorem 2 až 3 tím, že působí proti tahovým napětím, která způsobují šíření trhlin. 1.0 mm Plášť 316 poskytuje vynikající odolnost proti tepelné únavě pro většinu aplikací s přerušovanou párou pod špičkovou teplotou 300 stupňů. Pokud je teplota vyšší než 350 stupňů, měli by inženýři zvýšit tloušťku stěny na 1,6–2,0 mm nebo upgradovat na Incoloy 800H. Rozdíl v nákladech je malý ve srovnání s rizikem neočekávaného selhání souvisejícího s trhlinami v tlakovém parním systému. Při specifikaci ohřívačů pro přerušovaný provoz páry vždy zmiňte odhadovanou špičkovou teplotu pláště, rychlost ohřevu a frekvenci cyklů. Výrobce nenabízí důkladné technické pokyny, když doporučuje 1,0 mm 316 pro 400 stupňů přehřáté páry, aniž by řešil limity tepelné únavy. 1,0 mm trhlina ve stěně pláště se rozvine s minimálním varováním, jakmile dojde k prasknutí, šíří se zbývající stěnou v malém zlomku iniciačních cyklů. Správná specifikace je mnohem lepší preventivní medicína než kontrola nebo předpověď.