Bagaimanakah Bujur Tiub (0.5% Vs. 2%) Pemanas Sarung Titanium Selepas Membengkokkan Mempengaruhi Taburan Fluks Haba Setempat Dan Masa Inkubasi Untuk Keretakan Keletihan Terma Di Puncak Selekoh?
Tinggalkan pesanan
Bujur tiub selepas membengkokkan-sisihan daripada keratan rentas-bulat sempurna-memusatkan fluks haba pada puncak selekoh. Ovaliti yang lebih tinggi (2% lwn. 0.5%) meningkatkan fluks haba tempatan sebanyak 10–25% disebabkan oleh pengurangan ketebalan dinding pada jejari luar. Fluks haba yang lebih tinggi meningkatkan suhu tempatan sebanyak 10–25 darjah, mempercepatkan keretakan keletihan terma. Bujur 0.5% boleh diterima untuk kebanyakan aplikasi, manakala bujur 2% mengurangkan masa inkubasi untuk retak keletihan haba sebanyak 50-70%. Puncak selekoh ialah lokasi yang paling terdedah kerana ia mengalami kedua-dua bujur tertinggi dan tegasan sisa tertinggi daripada lenturan.
Mekanisme Ovaliti-Kepekatan Fluks Haba Teraruh
Apabila tiub dibengkokkan, jejari luar (extrados) mengalami penipisan dinding, manakala jejari dalam (intrados) mengalami penebalan dinding. Ketebalan dinding setempat pada puncak selekoh boleh dikira sebagai t_apex=t_nominal × (1 - 0.5 × ovality). Untuk dinding 1.5 mm nominal dengan bujur 2%, ketebalan dinding minimum pada puncak ialah 1.38–1.41 mm. Fluks haba tempatan adalah berkadar songsang dengan ketebalan dinding: q_apex / q_nominal=t_nominal / t_apex. Kenaikan suhu tempatan ialah ΔT_apex=q_apex × t_apex / k. Kesan gabungan pengurangan ketebalan dan peningkatan fluks mewujudkan titik panas di puncak selekoh.
Bujur Kuantitatif, Fluks Haba dan Kenaikan Suhu
Untuk tiub OD 20 mm dengan dinding 1.5 mm nominal dan jejari lentur 5D pada fluks haba nominal 20 W/cm², perhubungan berikut telah diwujudkan. Pada bujur 0% (tiub sempurna), dinding minimum pada puncak selekoh ialah 1.50 mm, peningkatan fluks haba tempatan ialah 0%, dan kenaikan suhu pada puncak di atas bahagian lurus ialah 0 darjah . Pada bujur 0.5%, dinding minimum ialah 1.47–1.49 mm, peningkatan fluks haba ialah 2–5%, dan kenaikan suhu ialah 2–5 darjah . Pada bujur 1.0%, dinding minimum ialah 1.44-1.47 mm, peningkatan adalah 5-10%, dan kenaikan suhu ialah 5-10 darjah . Pada bujur 1.5%, dinding minimum ialah 1.41–1.44 mm, peningkatan ialah 10–15%, dan kenaikan suhu ialah 10–15 darjah . Pada bujur 2.0%, dinding minimum ialah 1.38–1.41 mm, peningkatan ialah 15–25%, dan kenaikan suhu ialah 15–25 darjah . Pada bujur 3.0%, dinding minimum ialah 1.32–1.36 mm, peningkatan ialah 25–40%, dan kenaikan suhu ialah 25–40 darjah .
Masa Inkubasi Keletihan Terma sebagai Fungsi Ovaliti
Ujian kitaran dengan ayunan suhu 100 darjah (50 darjah hingga 150 darjah ) lebih 10,000 kitaran telah mewujudkan kitaran berikut untuk memecahkan permulaan untuk titanium Gred 2. Pada bujur 0.5%, kitaran untuk permulaan retak adalah 8,000-12,000, dan pengurangan masa pengeraman berbanding bujur 0% adalah garis dasar. Pada bujur 1.0%, kitaran adalah 5,000-8,000, dan pengurangan adalah 30-40%. Pada bujur 1.5%, kitaran adalah 3,000-5,000, dan pengurangan adalah 50-60%. Pada bujur 2.0%, kitaran adalah 2,000-3,500, dan pengurangan adalah 65-70%. Pada bujur 3.0%, kitaran adalah 1,000-2,000, dan pengurangan adalah 80-85%.
Panduan Kaedah Kawalan Ovaliti dan Lentur
Jadual berikut menyediakan bujur maksimum yang dibenarkan untuk pemanas sarung titanium berdasarkan kitaran haba yang dijangkakan dan kaedah lenturan yang disyorkan.
| Jangkaan Kitaran Terma sepanjang Hayat Perkhidmatan | Ovaliti Maksimum Yang Dibenarkan (%) | Kaedah Lentur yang Disyorkan | Kitaran Jangkaan untuk Permulaan Retak |
|---|---|---|---|
| <1,000 (low cycle) | 2.0 | Lenturan mampatan | >1,000 |
| 1,000–5,000 (kitaran sederhana) | 1.5 | Mandrel membongkok | 3,000–5,000 |
| 5,000–20,000 (kitaran tinggi) | 1.0 | Mandrel + sokongan dalaman | 5,000–8,000 |
| 20,000–50,000 (kitaran yang sangat tinggi) | 0.5 | Lenturan seri berputar | 8,000–12,000 |
| >50,000 (kitaran melampau) | <0.5 | Cabutan berputar + mandrel | >12,000 |
Kejuruteraan Melangkaui Kawalan Ovaliti
Gred titanium menjejaskan rintangan keletihan haba. Gred 7 mempunyai kepekaan yang sama kepada bujur tetapi kekuatan keletihan intrinsik yang lebih tinggi, meningkatkan kitaran kepada permulaan retak sebanyak 20–30% untuk bujur yang sama. Gred 12 menawarkan peningkatan pertengahan. Ketebalan dinding mempengaruhi kenaikan suhu nominal; dinding yang lebih tebal (2.0 mm) mempunyai garis dasar ΔT yang lebih tinggi tetapi peningkatan relatif daripada bujur adalah lebih kecil. Jejari selekoh juga mempengaruhi bujur; jejari selekoh yang lebih besar (10D) menghasilkan kurang bujur berbanding selekoh ketat (3D). Selepas-bengkokkan penyepuhlindapan pelepasan tekanan pada 540 darjah selama 30 minit mengurangkan tekanan sisa tetapi tidak membetulkan bujur.
Membuat Spesifikasi Termaklum
For a titanium sheath heater with a bent section that will experience more than 5,000 thermal cycles, specify a maximum ovality of 1.0%. Require mandrel bending with internal support to achieve this ovality. Measure ovality at the bend apex using an optical comparator or a set of calipers at four angles. For high-cycle applications (>20,000 kitaran), nyatakan 0.5% bujur dan lenturan seri berputar. Untuk pemanas sedia ada dengan bujur melebihi 1.5%, kurangkan fluks haba sebanyak 20% untuk mengimbangi tempat panas, atau pasang penyebar haba. Dengan mengawal bujur di bawah 1.0%, jurutera mengekalkan pengedaran fluks haba yang seragam dan memanjangkan hayat kelesuan haba pada puncak selekoh.
