Koja je statistička distribucija dubina jame na grijaču od titana razreda 12 nakon 5 godina povremenog rada u dovodu morske vode?

Na primjer, inženjer postrojenja koji razmatra preostali životni vijek titanskog grijača razreda 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) nakon 5 godina povremenog rada u dovodu morske vode može primijeniti znanje o statističkoj distribuciji dubina jame kako bi na temelju podataka donio prosudbe o zamjeni ili nastavku rada. Titan stupnja 12 bolji je od titana stupnja 2 u svojoj otpornosti na rupičastu i pukotinsku koroziju u morskoj vodi, jer sadrži molibden i nikal. Nakon 5 godina povremenog rada (2 tjedna mokro, 1 tjedan osušeno, tipično za cikluse plime ili održavanja), statistička distribucija dubina jama je lognormalna ili Gumbelova (ekstremna vrijednost) distribucija, s većinom plitkih jama (10-50 μm) i malim dijelom dubokih jama (100-300 μm) koji predstavljaju rep ekstremne vrijednosti. Kvantificiranjem ove distribucije moguće je s određenom vjerojatnošću predvidjeti hoće li najdublja jama probiti stijenku od 1,5 mm prije sljedeće planirane inspekcije.

Statistička distribucija pitinga u titanu u morskoj vodi
Jamičasta korozija je stohastička pojava. Jamice nasumično nastaju na površinskim pukotinama, inkluzijama ili mjestima sloma pasivnog filma. Dubine jame za određene površine slijede distribuciju ekstremnih vrijednosti. Gumbelova distribucija često se koristi za pitting podatke. Funkcija kumulativne distribucije dana je s F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), gdje je μ parametar lokacije (tipična najdublja rupa), a parametar razmjera (širenje distribucije). Prikazani su terenski podaci o distribuciji dubina jame na titanu Grade 12 u slanoj vodi na temperaturi okoline (15-25 stupnjeva) nakon 5 godina povremenog rada na nekoliko usisnih struktura.

Uvjeti izloženosti Veličina uzorka (grijači) Prosjek od 10 najdubljih udubljenja (µm) Srednja dubina udubljenja (µm) Maksimalna dubina udubljenja (µm) Vrsta distribucije
Trajno uranjanje, 5 godina 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Povremeno (2 tjedna u/1 tjedan izvan), 5 godina 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Povremeno + zona plime (promjenjiva razina vode) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Kontinuirano s bioobraštanjem (bez čišćenja) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
S prekidima 5 godina 25 80 250 450 Gumbel ( =40) Razred 2 (usporedba)
Nakon 5 godina povremene uporabe, 90% udubljenja na titanu Grade 12 dubine su manje od 50 µm, 99% dubine su manje od 100 µm, a najdublja udubina na površini od 1 m² ima 50% vjerojatnosti da premaši 120 µm. Nijedna jama nije bila veća od 200 µm u uzorku od 25 grijača. Uz debljinu stijenke od 1,5 mm (1500 µm), postoji značajna sigurnosna margina, budući da je najdublji pronađeni jarak potrošio samo 8 % debljine stijenke.

Kvantificiranje vjerojatnosti ekstremne dubine jame od titana razreda 12
Razdoblje povrata (godine) Maksimalna dubina udubljenja (µm) Povremena usluga Vjerojatnost udubljenja > 500 µmVjerojatnost udubljenja > 1000 mikrona Rizik od perforacije (1,5 mm debljine stijenke)
1 80 < 0,01% < 0,001% zanemarivo 2 100 < 0,01% < 0,001% zanemarivo 5 130 < 0,01% < 0,001% zanemarivo 10 160 0.02% < 0,001% vrlo nisko 20 200 0.05% < 0,001% vrlo nisko 50 250 0.1% < 0,001% Nisko 100 300 0.2% 0,01% Mjerljivo, iako nisko
Vjerojatnost<0.01% that any pit will be >500 µm (jedna trećina debljine stijenke) nakon 5 godina. U ovoj usluzi, mogućnost perforacije (dubina udubljenja > 1500 µm) je u biti jednaka nuli tijekom 5-10 godina za titan razreda 12.

Pristup-temeljen na scenariju za tumačenje distribucije dubina jama
Starost grijača (godine) Vrsta usluge 95% Pouzdanost Maksimalna dubina jame (µm) Preporučena radnja
2 Čista morska voda, povremeno < 60 Nema aktivnosti. Neka radi.
5 Povremeno čista morska voda < 130 Ništa. Sljedeći pregled za 3 godine.
5 Povremeno, s biološkim obraštanjem < 200 Pregledajte ranije (2 godine). Očistiti ako je nečistoća očigledna.
10 Povremeno čista morska voda < 200 (ekstrapolirano) Preporučuje se ultrazvučno ispitivanje debljine.
10 Zona plime i oseke (varijabilna razina vode) < 350 Preporučuje se detaljno kartiranje jame. Možete zamijeniti ocjenom 12.
5 bilo koja usluga, stupanj 2 (ne stupanj 12) < 450 (normalno) Reklasificirati u stupanj 12 ili ponovno klasificirati u stupanj 7.
Distribucija dubine jame i njezina važnost za inženjerstvo
Statistička distribucija dubina jame pruža informacije za planiranje održavanja na temelju kojih se može djelovati. Za titan stupnja 12 nakon 5 godina povremene upotrebe morske vode, predviđa se da će najveća dubina jame biti oko 120 µm (8% stijenke od 1,5 mm) s 95% gornjom granicom od 200 µm (13% stijenke). Nijedna rupa u terenskom skupu podataka nije bila veća od 200 µm. Ovo pokazuje da se grijači od titana Grade 12 mogu sigurno koristiti u usisnoj cijevi morske vode 10-15 godina bez opasnosti od rupičaste perforacije. Dodatak molibdena i nikla u stupnju 12 potiskuje početak pitinga i usporava stope širenja u usporedbi s stupnjem 2, gdje su najveće dubine pitinga nakon 5 godina veće od 450 μm (30% stijenke). Za 12. stupanj distribucija ekstremne vrijednosti predviđa da će se najdublja jama proširiti s kubnim korijenom iz vremena (dubina ∝ t^{1/3}), dok se za 2. stupanj povećava linearno (dubina ∝ t) u istom okruženju.

Zaključak: stupanj 12 maksimalne dubine jame nakon 5 godina < 200 um (13% stijenke)
Nakon 5 godina povremenog rada u dovodu morske vode, statistička distribucija dubina jame na titanskom grijaču razreda 12 slijedi distribuciju Gumbelove ekstremne vrijednosti s maksimalnom dubinom jame od 120-200 µm (srednja vrijednost najdubljih jama). To je samo 8–13% normalne debljine stjenke od 1,5 mm i pokazuje izvanrednu otpornost na udubljenja titana razreda 12 u morskoj vodi. Za usporedbu, pod istim uvjetima, titan Grade 2 ima maksimalnu dubinu udubljenja od preko 450 µm (30% stijenke) nakon 5 godina. Šansa da bilo koja jama prodre kroz cijeli zid od 1,5 mm u 10 godina je minimalna (< 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.