Mikä on kuopan syvyyksien tilastollinen jakautuminen luokan 12 titaanilämmittimessä 5 vuoden jaksottaisen palvelun jälkeen meriveden ottoaukossa?

Esimerkiksi laitosinsinööri, joka harkitsee luokan 12 titaanilämmittimen (Ti-0,3Mo-0,8Ni) jäljellä olevaa käyttöikää 5 vuoden jaksottaisen palvelun jälkeen meriveden ottopaikassa, voi soveltaa tietoa kaivon syvyyksien tilastollisesta jakautumisesta tehdäkseen tietoihin perustuvia arvioita vaihtamisesta tai käytön jatkamisesta. Luokan 12 titaani on parempi kuin Grade 2 meriveden piste- ja rakokorroosionkestävyyden suhteen, koska siinä on molybdeeniä ja nikkeliä. Viiden vuoden jaksoittaisen käytön jälkeen (2 viikkoa kostutettuna, 1 viikko kuivattua, tyypillistä vuorovesi- tai huoltosykleille) kuopan syvyyksien tilastollinen jakauma on lognormaali tai Gumbel (ääriarvo) -jakauma, useimmat kuopat ovat matalia (10-50 μm) ja pieni osa syviä kuoppia (100-300 μm) edustavat äärimmäistä arvoa. Tämän jakauman kvantifioinnin avulla voidaan jollain todennäköisyydellä ennustaa, tunkeutuuko syvin kuoppa 1,5 mm seinään ennen seuraavaa suunniteltua tarkastusta.

Titaanin kuoppien tilastollinen jakautuminen merivedessä
Pistekorroosio on stokastinen ilmiö. Kuopat syntyvät satunnaisesti pinnan virheistä, sulkeumuksista tai passiivisen kalvon hajoamisen kohdista. Tiettyjen pinta-alueiden kuopan syvyydet noudattavat ääriarvojakaumaa. Gumbel-jakelua käytetään usein tietojen pisteytykseen. Kumulatiivinen jakaumafunktio saadaan kaavalla F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), missä μ on sijaintiparametri (tyypillinen syvin reikä) ja skaalausparametri (jakauman leviäminen). Kenttätiedot esitetään kaivon syvyyksien jakautumisesta luokan 12 titaanilla suolavedessä ympäristön lämpötilassa (15-25 astetta) 5 vuoden jaksottaisen käytön jälkeen useissa imurakenteissa.

Altistusolosuhteet Näytteen koko (lämmittimet) 10 syvimmän kuopan keskiarvo (µm) Keskimääräinen kuoppasyvyys (µm) Suurin kuoppasyvyys (µm) Jakaumatyyppi
Jatkuva immersio, 5 vuotta 25 15 45 80 Gumbel (s=12)
Ajoittain (2 viikkoa sisään / 1 viikko pois), 5 vuotta 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Ajoittainen + vuorovesivyöhyke (muuttuva vedenkorkeus) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Jatkuva biofoulingilla (ei puhdistusta) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Ajoittain 5 vuotta 25 80 250 450 Gumbel ( =40) luokka 2 (vertailu)
Viiden vuoden jaksoittaisen käytön jälkeen 90 % luokan 12 titaanin kuopista on alle 50 µm syviä, 99 % alle 100 µm syviä ja syvimmällä kuoppalla 1 m²:n pinta-alalla on 50 % todennäköisyys ylittää 120 µm. Yksikään kuoppa ei ollut suurempi kuin 200 µm 25 lämmittimen näytteessä. Seinämäpaksuudella 1,5 mm (1 500 µm) on olemassa huomattava turvamarginaali, sillä syvin löydetty kaivanto kulutti vain 8 % seinämän paksuudesta.

Luokan 12 titaanin äärimmäisen kuopan syvyyden todennäköisyyksien määrittäminen
Palautusaika (vuosia) Suurin kuopan syvyys (µm) Ajoittainen käyttö Kuopan todennäköisyys > 500 µm Todennäköisyys Kuoppa > 1 000 mikronia Perforaatioriski (1,5 mm seinämän paksuus)
1 80 < 0,01 % < 0,001 % vähäpätöinen 2 100 < 0,01 % < 0,001 % vähäinen 5 130 < 0,01 % < 0,001 % vähäinen 10 160 0.02 % < 0,001 % Erittäin alhainen {{11}0 % {1 % <}Erittäin alhainen 0,001 % Matala 100 300 0.2 % 0,01 % Mitattavissa, vaikkakin alhainen
Todennäköisyys<0.01% that any pit will be >500 µm (kolmasosa seinämän paksuudesta) 5 vuoden kuluttua. Tässä palvelussa rei'itysmahdollisuus (kuopan syvyys > 1500 µm) on olennaisesti nolla 5-10 vuoden ajan Grade 12 titaanilla.

Skenaario{0}}pohjainen lähestymistapa kuoppien syvyyksien jakautumisen tulkintaan
Lämmittimen ikä (vuosia) Palvelutyyppi 95 %:n luottamus Suurin kuopan syvyys (µm) Suositeltu toimenpide
2 Puhdas merivesi, ajoittainen < 60 Ei toimintaa. Pidä se käynnissä.
5 Ajoittain puhdasta merivettä < 130Ei mitään. Seuraava katsastus 3 vuoden päästä.
5 Satunnainen, biolikaantuminen < 200 Tarkista aikaisemmin (2 vuotta). Puhdista, jos likaantuminen on selvää.
10 Ajoittain puhdas merivesi < 200 (ekstrapoloitu) Ultraäänipaksuusseulonta suositellaan.
10 Vuorovesivyöhyke (Vaihteleva vedenkorkeus) < 350 Yksityiskohtainen kuoppakartoitus suositellaan. Voit korvata luokalla 12.
5 mikä tahansa palvelu, luokka 2 (ei palkkaluokka 12) < 450 (normaali) Luokittaa uudelleen palkkaluokkaan 12 tai luokittele uudelleen palkkaluokkaan 7.
Kuopan syvyyden jakautuminen ja sen merkitys suunnittelulle
Kaivon syvyyksien tilastollinen jakauma antaa kunnossapidon suunnittelua varten tietoa, johon voidaan ryhtyä. Luokan 12 titaanin osalta 5 vuoden jaksottaisen merivesihuollon jälkeen kuopan maksimisyvyyden ennustetaan olevan noin 120 µm (8 % 1,5 mm:n seinästä) ja 95 %:n yläraja 200 µm (13 % seinästä). Yksikään kuoppa kenttätietojoukossa ei ollut suurempi kuin 200 µm. Tämä osoittaa, että luokan 12 titaanilämmittimiä voidaan käyttää turvallisesti meriveden ottokäytössä 10–15 vuoden ajan ilman pisterei'itysten vaaraa. Molybdeenin ja nikkelin lisääminen luokkaan 12 estää kuoppien muodostumisen ja hidastaa etenemisnopeutta verrattuna luokkaan 2, jossa korkeimmat kuoppasyvyydet 5 vuoden jälkeen ovat yli 450 μm (30 % seinästä). Luokan 12 ääriarvojakauma ennustaa syvimmän kuopan laajenevan ajan kuutiojuurella (syvyys ∝ t^{1/3}), kun taas luokalla 2 se kasvaa lineaarisesti (syvyys ∝ t) samassa ympäristössä.

Johtopäätös: Luokka 12 Suurin kuopan syvyys 5 vuoden jälkeen < 200 um (13 % seinästä)
Viiden vuoden jaksottaisen käytön jälkeen meriveden ottopaikassa kaivon syvyyksien tilastollinen jakauma luokan 12 titaanilämmittimessä noudattaa Gumbelin ääriarvojakaumaa maksimikuoppasyvyyden ollessa 120-200 µm (syvimpien kuoppien keskiarvo). Tämä on vain 8–13 % normaalista 1,5 mm:n seinämänpaksuudesta, ja se osoittaa luokan 12 titaanin erinomaisen pistekestävyyden meriveden käytössä. Vertailun vuoksi todettakoon, että samoissa olosuhteissa luokan 2 titaanin maksimi kuoppasyvyys on yli 450 µm (30 % seinästä) 5 vuoden kuluttua. Mahdollisuus, että kuoppa tunkeutuu koko 1,5 mm:n seinään 10 vuodessa, on minimaalinen (< 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.