Jak u titanové elektrické topné trubice používané v mazaném ložiskovém tělese s mořskou vodou- (aplikace se záďovou trubicí) koreluje tloušťka stěny s dobou do první jamky při střídavých podmínkách ponoření a ponoření při 70 stupních?

Základní výměna-provedení titanových topných těles pro ložiska záďové trubky
V námořních plavidlech používají pouzdra ložisek záďové trubky mořskou vodu jako mazivo a chladicí kapalinu pro ložiska hřídele vrtule. Titanové elektrické topné trubky zadržují olej nebo mořskou vodu při 70 stupních, aby byla zachována správná viskozita. Ohřívač střídá ponoření a ponoření, když se plavidlo naklání a naklání a jak se mění hladina mořské vody. Toto měnící se časové rozpětí poskytuje speciální korozní prostředí. Při ponoření je titan katodicky chráněn. Při ponoření se na povrchu vytvoří tenký elektrolytický film, kde se chloridy koncentrují a způsobují zrychlení důlkové koroze. Doba do první jamky-indukční periody před zahájením důlkové korelace-koreluje s tloušťkou stěny, protože tlustší stěny zadržují více tepla během vynořování, rychleji se odpařuje vrstva elektrolytu a zkracuje se doba expozice. Výzkum zde kvantifikuje vliv tloušťky stěny na dobu indukce důlkové koroze za střídavých podmínek ponoření/vynoření při 70 stupních.

Vliv na mechanickou integritu Mechanismus střídavého ponořování-
V mořské vodě o teplotě 70 stupňů je pasivní film stabilní a nezpůsobuje důlkovou korozi na titanovém ohřívači. Když je ohřívač ponořen (vystaven vzduchu), zůstává na jeho povrchu tenký povlak mořské vody. Voda se odpařuje z tohoto filmu a koncentruje chloridy na 5-10násobek celkové koncentrace (tj. od 19 000 ppm do 100,000 - 200 000 ppm). Se ztenčováním filmu se zvyšuje transport kyslíku, což podporuje katodové reakce. Vysoká koncentrace chloridů spojená s vysokou dostupností kyslíku vytváří podmínky pro vznik důlkové koroze. Jakmile je jáma iniciována, bude růst v po sobě jdoucích cyklech ponoření.

Doba do počátečního vytvoření důlku závisí na době vynoření a na rychlosti odpařování povlaku slané vody. Když je ohřívač vypnutý nebo topný cyklus skončí, silnější titanová stěna v něm pojme více tepelné energie (větší tepelná kapacita). Toto akumulované teplo zvyšuje odpařování povlaku mořské vody a zkracuje dobu, po kterou koncentrovaný chloridový film zůstává na povrchu. Tenčí stěna rychleji chladne a koncentrovaný povlak je v kontaktu s titanem po delší dobu, což zvyšuje riziko vzniku důlkové koroze.

Vliv na tepelné chování Rychlost odpařování a křivky chlazení
Když je ohřívač vypnutý nebo ponořený, titanový ohřívač se ochladí na pokojovou teplotu (25 stupňů) s povrchovou teplotou 70 stupňů (nastavená hodnota). Rychlost ochlazování je popsána Newtonovým zákonem ochlazování : dT / dt=-h * (T - T_okolní ) / (ρ * C_p * t ) . Kde t je tloušťka stěny . Tepelná hmotnost je úměrná tloušťce, takže silnější stěna (větší t) bude trvat déle, než se ochladí. Rychlost odpařování filmu mořské vody závisí na teplotě povrchu. Při 70 stupních se odpařuje rychle, při 50 stupních středně a při 30 stupních pomalu. Silnější stěna se při ochlazování drží delší dobu na vyšší teplotě a povlak se rychleji odpařuje. Vypočítané doby odpařování pro 100 µm vrstvu mořské vody:

Tloušťka stěny (doba ochlazení ze 70 stupňů C na 40 stupňů C (sekundy)) Doba odpaření filmu (s) Doba kontaktu koncentrovaného filmu (s)
0,8 mm 45 s 35 s 10 s 1,0 mm 60 s 45 s 15 s 1,2 mm 75 s 55 s 20 s 1,5 mm 95 s 70 s 25 s 2,0 mm 130 s 35 s 95 s
Koncentrovaná doba kontaktu filmu. Doba, která uplynula poté, co se film zkoncentroval, ale než se úplně odpařil. Menší tloušťka stěny, kratší doba kontaktu, menší pravděpodobnost důlkové koroze.

Vyměňte-syntézu: tloušťka stěny vs. čas do první jámy
Tloušťka stěny Doba kontaktu s koncentrovaným filmem (sekundy na ponoření) Doba do první jamky (střídavé ponoření/ponoření, 70 stupňů) Relativní životnost důlkové korekce 0,8 mm 10 s 8 000 – 10 000 cyklů 1,5× základní linie 1,0 mm 15 s 15 s 7 000 cyklus
1,2 mm 20 s 3 500 – 5 000 cyklů 0,7x základní linie
1,5 mm 25 s 2 500 – 3 500 cyklů 0,5× základní linie
2,0 mm 35 s 1 500 – 2 500 cyklů 0,3x základní linie
Tenčí stěny (0,8-1,0 mm) mají delší dobu do první jamky, protože se rychleji ochlazují, a proto mají kratší dobu kontaktu koncentrovaného chloridového filmu. Silnější stěny (1,5-2,0 mm) udržují teplo déle, což zvyšuje agresivní podmínky a urychluje začátek důlkové koroze.

Inženýrství mimo zeď: Povrchová úprava a frekvence cyklování
Povrchové úpravy mohou kompenzovat mechanické požadavky na silnější stěnu (např. tlak nebo manipulace). Elektroleštění (Ra menší nebo rovno 0,2 µm) zvyšuje potenciál důlkové koroze a koncentraci chloridů nezbytnou pro iniciaci důlkové koroze faktorem 2–3. Elektrolyticky leštěná stěna o tloušťce 1,5 mm může získat stejný čas pro první důlek jako 1,0 mm jako-kreslená stěna. Alternativně lze nanést tenký (50–100 nm) zlatý nebo platinový povlak, který poskytne ušlechtilý povrch, který se v mořské vodě netvoří důlky, čímž se zcela odstraní korelace tloušťky-prohlubní.

Závěr: Tenčí stěny jsou upřednostňovány pro střídavé ponořování-Emerzní služby
Tenčí stěny (0,8–1,0 mm) titanové elektrické topné trubice používané pro ložiskové pouzdro-mazané mořskou vodou při střídavém ponořování a vynořování při 70 stupních jsou spojeny s delší dobou do první jamky kvůli rychlejšímu ochlazování, čímž se zkracuje doba kontaktu s koncentrovanými chloridovými filmy během vynořování. Například indukční životnost stěny 0,8 mm je přibližně 1,5krát větší než životnost stěny 1,0 mm. 1,5mm stěna má jen poloviční životnost. Doporučeným standardem pro použití ohřívače záďové trubky je titanový plášť třídy 2, tloušťka stěny 0,9 až 1,0 mm, povrchová úprava elektrolyticky leštěná pro další odolnost proti důlkové korozi. Vyhněte se silnějším stěnám (Větším nebo rovným 1,5 mm), pokud to není mechanicky nezbytné, pak je pro kompenzaci nutné elektrolytické leštění nebo povlak z ušlechtilého kovu. Chcete-li vypočítat potřebnou tloušťku stěny pro uvedenou životnost, poskytněte výrobci předpokládaný počet cyklů ponoření{17}}za den.