Bagaimanakah Bujur Tiub (0.5% lwn. 2%) Pemanas Sarung Titanium Selepas Benturan Mempengaruhi Taburan Fluks Haba Setempat dan Masa Inkubasi untuk Keretakan Keletihan Terma di Puncak Selekoh?

Ovaliti tiub selepas dibengkokkan (variasi daripada keratan rentas bulat sepenuhnya) menumpukan fluks haba pada puncak selekoh. Ovaliti yang lebih tinggi (2 % vs 0.5%) meningkatkan fluks haba tempatan sebanyak 10-25 % . Ini disebabkan oleh pengurangan ketebalan dinding pada jejari luar. Fluks haba yang dipertingkatkan meningkatkan suhu tempatan sebanyak 10–25 darjah , justeru mempercepatkan keretakan keletihan haba. Untuk kebanyakan aplikasi, bujur 0.5% boleh diterima, dan bujur 2% mengurangkan tempoh pengeraman untuk retak keletihan haba sebanyak 50-70%. Tempat yang paling terdedah ialah puncak bengkok, yang mempunyai bujur terbesar dan tekanan sisa yang paling banyak daripada lenturan.

Bagaimanakah ovaliti mendorong pemfokusan fluks haba?

Apabila anda membengkokkan tiub, jejari luar (extrados) menjadi lebih nipis (ketebalan dinding) dan jejari dalam (intrados) menjadi lebih tebal (ketebalan dinding). Ketebalan dinding setempat pada puncak selekoh boleh ditentukan oleh t_apex=t_nominal × (1 - 0.5 × ovality). Ketebalan dinding minimum pada puncak ialah 1.38–1.41 mm untuk dinding 1.5 mm nosional dengan bujur 2%. Aliran haba tempatan adalah berkadar songsang dengan ketebalan dinding: qapex / qnominal=tnominal / tapex . Kenaikan suhu tempatan ialah ΔT_apex=q_apex t_apex / k . Superposisi ketebalan berkurangan dan fluks yang lebih tinggi membawa kepada titik panas di puncak lengkung.

Fluks Haba, Kenaikan Suhu dan Bujur Kuantitatif

Hubungan berikut telah diperolehi untuk tiub OD 20 mm dengan dinding 1.5 mm nominal dan jejari lentur 5D pada fluks haba nominal 20 W/cm2. Pada tiub ideal (0% bujur) dinding minimum pada puncak lentur ialah 1.50 mm, peningkatan aliran haba tempatan ialah 0% dan peningkatan suhu pada puncak lentur di atas bahagian lurus ialah 0 darjah . Dinding minimum pada 0.5 % bujur ialah 1,47-1,49 mm Peningkatan fluks haba ialah 2-5 % dan peningkatan suhu ialah 2-5 C. Bujur 1.0%, Dinding minimum ialah 1.44-1.47 mm, Peningkatan ialah 5-10%, Kenaikan suhu ialah 5-10 darjah. Untuk bujur 1.5%, dinding minimum ialah 1.41-1.44 mm, peningkatan ialah 10-15%, kenaikan suhu ialah 10-15 C. Dengan bujur 2.0% dinding minimum ialah 1.38–1.41 mm Peningkatan ialah 15–25 % Kenaikan suhu minimum ialah 15.25% darjah bujur bagi dinding. 1.32-1.36 mm, peningkatan adalah 25-40%, dan kenaikan suhu ialah 25-40C.

Masa pengeraman keletihan haba sebagai fungsi bujur

Ujian kitaran dengan ayunan suhu 100 darjah (50 darjah hingga 150 darjah ) untuk 10,000 kitaran telah menghasilkan kitaran berikut kepada permulaan retak untuk titanium Gred 2. 0.5% Ovality 8,000-12,000 Kitaran kepada Masa Permulaan Retak% Pengurangan Ovality dalam Kitaran Tapak dalam Kitaran0. 1.0% bujur ialah 5,000-8,000. Pengurangan adalah 30-40%. Pada bujur 1.5%, kitaran adalah 3000-5000, pengurangan adalah 50-60%. Pada bujur 2.0% kitaran 2,000-3,500 dan menurun 65-70%. Kitaran: 1,000 hingga 2,000 @ 3.0% bujur. Pengurangan: 80 hingga 85%.

Panduan untuk Kawalan Ovaliti dan Kaedah Lenturan

Jadual yang disertakan menyatakan bujur maksimum yang dibenarkan bagi pemanas sarung titanium untuk kitaran terma yang dijangkakan dan teknik lenturan yang diperlukan.

Kitaran Terma Jangkaan sepanjang Hayat Perkhidmatan Kebujuran Maksimum yang Dibenarkan (%) Kaedah Lenturan Disyorkan Jangkaan Kitaran untuk Permulaan Retak<1,000 (low cycle) 2.0 Compression bending >1,000 1,000-5,000 (moderate cycle) 1.5 Mandrel bending 3,000-5,000 5,000-20,000 (high cycle) 1.0 Mandrel + internal support 5,000-8,000 20,000-50,000 (very high cycle) 0.5 Rotary draw bending 8,000-12,000 >50,000 (kitaran melampau)<0.5 Rotary draw + mandrel >12,000
Kejuruteraan Melangkaui Kawalan Ovaliti

Gred titanium memberi kesan kepada rintangan keletihan haba. Gred 7 juga sensitif kepada bujur, tetapi mempunyai kekuatan keletihan yang lebih tinggi, meningkatkan kitaran kepada permulaan patah sebanyak 20–30% untuk bujur yang sama. Darjah 12: peningkatan pertengahan. Ketebalan dinding mempengaruhi peningkatan suhu nominal. Garis dasar ΔT yang lebih besar adalah untuk dinding yang lebih tebal (2.0 mm), tetapi peningkatan berkadar disebabkan oleh bujur adalah kurang. Jejari selekoh juga mempunyai peranan dalam bujur. Jejari selekoh luas (10D) akan mempunyai kurang bujur berbanding selekoh ketat (3D). Penyepuhlindapan pelepasan tekanan selepas dibengkokkan pada 540 darjah selama 30 minit mengurangkan tekanan baki, tetapi tidak membetulkan bujur.

Menentukan dengan Yakin

A titanium sheath heater having a bent section is subjected to more than 5,000 thermal cycles and the maximum ovality is specified at 1.0%. Requires mandrel bending with internal support to attain this ovality. Optical comparator or a set of callipers to measure ovality at the bend apex at four angles. Spec 0.5% ovality and rotating draw bending for high cycle applications (>20,000 kitaran). Kurangkan aliran haba sebanyak 20% untuk pemanas sedia ada dengan bujur lebih daripada 1.5% untuk mengambil kira tempat panas atau membina penyebar haba. Ovaliti dikawal hingga di bawah 1.0% oleh jurutera untuk mendapatkan taburan homogen fluks haba dan meningkatkan hayat kelesuan haba pada puncak selekoh.