Hva er den statistiske fordelingen av gropdybder på en grad 12 titanvarmer etter 5 års periodisk bruk i et sjøvannsinntak?

For eksempel kan en anleggsingeniør som vurderer gjenværende levetid til en grad 12 titaniumvarmer (Ti-0.3Mo-0.8Ni) etter 5 års periodisk bruk i et sjøvannsinntak bruke kunnskap om den statistiske fordelingen av gropdybder for å foreta databaserte vurderinger om utskifting eller fortsatt drift. Grad 12 titan er bedre enn grad 2 i sin motstand mot grop- og sprekkkorrosjon i sjøvann, fordi det har molybden og nikkel i seg. Etter 5 år med periodisk bruk (2 uker fuktet, 1 uke tørket, typisk for tidevanns- eller vedlikeholdssykluser), er den statistiske fordelingen av gropdybder lognormal eller Gumbel (ekstrem verdi) distribusjon, med de fleste groper grunne (10-50 μm) og en liten fraksjon dype groper (100-300 μm) representerer den ekstreme verdien. Ved å kvantifisere denne fordelingen er det mulig å forutsi med en viss sannsynlighet om den dypeste gropen vil trenge gjennom 1,5 mm veggen før neste planlagte inspeksjon.

Statistisk fordeling av pitting i titan i sjøvann
Pitting-korrosjon er et stokastisk fenomen. Groper oppstår tilfeldig ved overflatefeil, inneslutninger eller steder for passiv filmnedbrytning. Gropdybdene for bestemte overflateområder følger en ekstrem verdifordeling. Gumbel-distribusjon brukes ofte til pitting-data. Kumulativ distribusjonsfunksjon er gitt av F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )), der μ er plasseringsparameteren (typisk dypeste hull) og er skalaparameteren (spredning av distribusjon). Feltdata presenteres på fordelingen av gropdybder på Grad 12 titan i saltvann ved omgivelsestemperatur (15-25 grader) etter 5 års periodisk bruk på flere inntakskonstruksjoner.

Eksponeringsforhold Prøvestørrelse (varmere) Gjennomsnitt av 10 dypeste groper (µm) Median gropdybde (µm) Maksimal gropdybde (µm) Distribusjonstype
Vedvarende nedsenking, 5 år 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Intermitterende (2 uker inn/1 uke ut), 5 år 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Intermitterende + tidevannssone (endre vannstand) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Kontinuerlig med biologisk begroing (ingen rengjøring) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Intermitterende 5 år 25 80 250 450 Gumbel ( =40) Karakter 2 (sammenligning)
Etter 5 års periodisk bruk er 90 % av gropene på Grad 12 titan mindre enn 50 µm dype, 99 % er mindre enn 100 µm dype og den dypeste gropen på en 1m² overflate har 50 % sannsynlighet for å overstige 120 µm. Ingen grop var større enn 200 µm i prøven på 25 varmeovner. Med en veggtykkelse på 1,5 mm (1500 µm) eksisterer det en betydelig sikkerhetsmargin, siden den dypeste grøften som ble funnet konsumerte bare 8 % av veggtykkelsen.

Kvantifisere sannsynligheter for grad 12 Titanium Extreme Pit Depth
Returperiode (år) Maksimal gropdybde (µm) Intermitterende servicesannsynlighet for grop > 500 µmSannsynlighet Grop > 1000 mikronPerforasjonsrisiko (1,5 mm veggtykkelse)
1 80 < 0,01 % < 0,001 % Ubetydelig 2 100 < 0,01 % < 0,001 % Ubetydelig 5 130 < 0,01 % < 0,001 % Ubetydelig 10 160 0.02 % < 0,001 % Svært lav 20 200 0.05} % <{1} Very lav 20 200 0.05 % < 1} 0,001 % lav 100 300 0.2 % 0,01 %Målbar, om enn lav
Sannsynlighet<0.01% that any pit will be >500 µm (en tredjedel av veggtykkelsen) etter 5 år. I denne tjenesten er sjansen for perforering (gropdybde > 1500 µm) i hovedsak null i 5-10 år for grad 12 titan.

En scenario-basert tilnærming for tolkning av distribusjon av gropdybder
Varmeapparat Alder (år) Servicetype 95 % konfidens Maksimal gropdybde (µm) Anbefalt handling
2 Rent sjøvann, intermitterende < 60 Ingen aktivitet. Hold den i gang.
5 Intermitterende rent sjøvann < 130Nothin'. Neste inspeksjon om 3 år.
5 Intermitterende, med biobegroing < 200 Inspiser tidligere (2 år). Rengjør hvis begroing er tydelig.
10 Intermitterende rent sjøvann < 200 (ekstrapolert) Ultralydtykkelsesskjerming anbefales.
10 Tidevannssone (Variabel vannstand) < 350 Detaljert gropkartlegging anbefales. Du kan erstatte med karakter 12.
5 enhver tjeneste, klasse 2 (ikke klasse 12) < 450 (normal) Omklassifiser til klasse 12 eller omklassifiser til klasse 7.
Pit Depth Distribution og dens betydning for engineering
Den statistiske fordelingen av gropdybder gir informasjon for vedlikeholdsplanlegging som kan handles på. For grad 12 titan etter 5 års intermitterende sjøvannsdrift, er den maksimale gropdybden spådd å være omtrent 120 µm (8 % av en 1,5 mm vegg) med en 95 % øvre grense på 200 µm (13 % av veggen). Ingen grop i feltdatasettet var større enn 200 µm. Dette demonstrerer at Grade 12 titanium varmeovner trygt kan brukes i sjøvannsinntak i 10-15 år uten fare for groperforering. Tilsetning av molybden og nikkel i grad 12 undertrykker begynnelsen av gropdannelse og bremser forplantningshastigheten sammenlignet med grad 2, hvor de høyeste gropdybdene etter 5 år er større enn 450 μm (30 % av veggen). For grad 12 anslår ekstremverdifordelingen at den dypeste gropen vil utvide seg med kuberoten av tid (dybde ∝ t^{1/3}), mens for grad 2 øker den lineært (dybde ∝ t) i samme miljø.

Konklusjon: Grad 12 Maks gropdybde etter 5 år < 200 um (13 % av veggen)
Etter 5 års periodisk bruk i et sjøvannsinntak følger den statistiske fordelingen av gropdybder på en Grade 12 titanium varmeapparat en Gumbel ekstrem verdifordeling med en maksimal gropdybde på 120-200 µm (gjennomsnitt av dypeste groper). Dette er bare 8–13 % av normal veggtykkelse på 1,5 mm, og demonstrerer den enestående gropmotstanden til grad 12 titan ved bruk av sjøvann. Til sammenligning, under de samme forholdene, har Grad 2 titan maksimale gropdybder på over 450 µm (30 % av veggen) etter 5 år. Sjansen for at en grop skal trenge gjennom hele 1,5 mm veggen i løpet av 10 år er minimal (< 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.