การกระจายทางสถิติของความลึกของหลุมบนเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 12 หลังจากใช้งานเป็นระยะๆ เป็นเวลา 5 ปีในการรับน้ำทะเลคืออะไร

ตัวอย่างเช่น วิศวกรโรงงานที่พิจารณาอายุการใช้งานที่เหลืออยู่ของเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) หลังจากใช้งานเป็นช่วงๆ 5 ปีในการรับน้ำทะเล สามารถใช้ความรู้เกี่ยวกับการกระจายทางสถิติของความลึกของหลุม เพื่อตัดสินใจโดยใช้ข้อมูลในการเปลี่ยนหรือดำเนินการต่อไป ไทเทเนียมเกรด 12 ดีกว่าเกรด 2 ในเรื่องความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในน้ำทะเล เนื่องจากมีโมลิบดีนัมและนิกเกิลอยู่ในนั้น หลังจากใช้งานเป็นช่วงๆ เป็นเวลา 5 ปี (เปียก 2 สัปดาห์ แห้ง 1 สัปดาห์ โดยทั่วไปของรอบน้ำขึ้นน้ำลงหรือรอบการบำรุงรักษา) การกระจายเชิงสถิติของความลึกของหลุมเป็นการกระจายแบบล็อกปกติหรือแบบ Gumbel (มูลค่าสูงสุด) โดยหลุมส่วนใหญ่ตื้น (10-50 μm) และส่วนลึกของหลุมเล็กน้อย (100-300 μm) แสดงถึงส่วนท้ายของค่าสูงสุด การหาปริมาณการกระจายนี้ทำให้สามารถคาดการณ์ได้ด้วยความน่าจะเป็นว่าหลุมที่ลึกที่สุดจะเจาะผนัง 1.5 มม. ก่อนการตรวจสอบตามแผนครั้งต่อไปหรือไม่

การกระจายทางสถิติของรูพรุนในไทเทเนียมในน้ำทะเล
การกัดกร่อนแบบรูพรุนเป็นปรากฏการณ์สุ่ม หลุมเกิดขึ้นแบบสุ่มที่ข้อบกพร่องที่พื้นผิว การรวมตัว หรือตำแหน่งของการพังทลายของฟิล์มแบบพาสซีฟ ความลึกของหลุมสำหรับพื้นที่ผิวเฉพาะนั้นเป็นไปตามการกระจายค่าที่รุนแรง การแจกแจงแบบ Gumbel มักใช้สำหรับการเจาะข้อมูล ฟังก์ชันการกระจายสะสมกำหนดโดย F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )) โดยที่ μ คือพารามิเตอร์ตำแหน่ง (รูที่ลึกที่สุดโดยทั่วไป) และเป็นพารามิเตอร์มาตราส่วน (การแพร่กระจายของการกระจาย) ข้อมูลภาคสนามถูกนำเสนอเกี่ยวกับการกระจายความลึกของหลุมบนไทเทเนียมเกรด 12 ในน้ำเค็มที่อุณหภูมิแวดล้อม (15-25 องศา ) หลังจากการใช้งานเป็นระยะๆ 5 ปีบนโครงสร้างไอดีต่างๆ

สภาพการสัมผัส ขนาดตัวอย่าง (เครื่องทำความร้อน) เฉลี่ย 10 หลุมที่ลึกที่สุด (µm) ค่ามัธยฐานความลึกของหลุม (µm) ความลึกของหลุมสูงสุด (µm) ประเภทการกระจาย
การแช่ตัวอย่างต่อเนื่อง 5 ปี 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
ไม่ต่อเนื่อง (2 สัปดาห์เข้า/ออก 1 สัปดาห์), 5 ปี 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
ไม่ต่อเนื่อง + เขตน้ำขึ้นน้ำลง (ระดับน้ำเปลี่ยนแปลง) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
ต่อเนื่องโดยมีการปนเปื้อนทางชีวภาพ (ไม่มีการทำความสะอาด) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
ไม่ต่อเนื่อง 5 ปี 25 80 250 450 Gumbel ( =40) ชั้นประถมศึกษาปีที่ 2 (เปรียบเทียบ)
หลังจากใช้งานเป็นระยะๆ เป็นเวลา 5 ปี 90% ของหลุมบนไทเทเนียมเกรด 12 มีความลึกน้อยกว่า 50 µm, 99% มีความลึกน้อยกว่า 100 µm และหลุมที่ลึกที่สุดบนพื้นที่ผิว 1 ตร.ม. มีความเป็นไปได้ 50% ที่จะเกิน 120 µm ไม่มีหลุมใดมีขนาดใหญ่เกิน 200 µm ในตัวอย่างของเครื่องทำความร้อน 25 เครื่อง ด้วยความหนาของผนัง 1.5 มม. (1,500 µm) จึงมีค่าความปลอดภัยที่สำคัญ เนื่องจากร่องลึกที่ลึกที่สุดพบว่าใช้ความหนาของผนังเพียง 8 %

ความน่าจะเป็นเชิงปริมาณของความลึกของหลุมไทเทเนียมเกรด 12
ระยะเวลาส่งคืน (ปี) ความลึกของหลุมสูงสุด (µm) ความน่าจะเป็นของการบริการเป็นระยะๆ ของหลุม > 500 µm ความน่าจะเป็นของหลุม > 1,000 ไมครอน ความเสี่ยงต่อการเจาะ (ความหนาของผนัง 1.5 มม.)
1 80 < 0.01% < 0.001% เล็กน้อย 2 100 < 0.01% < 0.001% เล็กน้อย 5 130 < 0.01% < 0.001% เล็กน้อย 10 160 0.02% < 0.001% ต่ำมาก 20 200 0.05% < 0.001% ต่ำมาก 50 250 0.1% < 0.001% ต่ำ 100 300 0.2% 0.01% วัดได้ แม้ว่าจะต่ำ
ความน่าจะเป็น<0.01% that any pit will be >500 µm (หนึ่งในสามของความหนาของผนัง) หลังจาก 5 ปี ในบริการนี้ โอกาสในการเจาะ (ความลึกของหลุม > 1,500 µm) จะเป็นศูนย์เป็นเวลา 5-10 ปีสำหรับไทเทเนียมเกรด 12

แนวทาง{0}}ตามสถานการณ์สำหรับการตีความการกระจายความลึกของหลุม
อายุเครื่องทำความร้อน (ปี) ประเภทบริการ ความมั่นใจ 95% ความลึกของหลุมสูงสุด (µm) การดำเนินการที่แนะนำ
2 น้ำทะเลสะอาด เป็นระยะๆ < 60 ไม่มีกิจกรรมใดๆ ให้มันทำงานต่อไป
5 น้ำทะเลสะอาดไม่สม่ำเสมอ < 130Nothin' การตรวจสอบครั้งต่อไปจะครบกำหนดใน 3 ปี
5 ไม่ต่อเนื่อง โดยมีการเปรอะเปื้อนทางชีวภาพ < 200 ตรวจสอบก่อนหน้านี้ (2 ปี) ทำความสะอาดหากพบการเปรอะเปื้อน
10 น้ำทะเลสะอาดเป็นระยะ < 200 (คาดการณ์) แนะนำให้คัดกรองความหนาด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
10 โซนน้ำขึ้นน้ำลง (ระดับน้ำผันแปร) < 350 แนะนำให้ทำแผนที่หลุมโดยละเอียด คุณสามารถแทนที่ด้วยเกรด 12 ได้
5 บริการใดๆ เกรด 2 (ไม่ใช่เกรด 12) < 450 (ปกติ) จัดประเภทใหม่เป็นเกรด 12 หรือจัดประเภทใหม่เป็นเกรด 7
การกระจายความลึกของหลุมและความสำคัญต่อวิศวกรรม
การกระจายทางสถิติของความลึกของหลุมให้ข้อมูลสำหรับการวางแผนการบำรุงรักษาซึ่งสามารถดำเนินการได้ สำหรับไทเทเนียมเกรด 12 หลังจากใช้งานน้ำทะเลเป็นระยะๆ เป็นเวลา 5 ปี ความลึกของหลุมสูงสุดคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 120 µm (8% ของผนัง 1.5 มม.) โดยมีขอบเขตบน 95% ที่ 200 µm (13% ของผนัง) ไม่มีหลุมใดในชุดข้อมูลภาคสนามที่มีขนาดใหญ่กว่า 200 µm สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 12 สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในงานรับน้ำทะเลเป็นเวลา 10-15 ปี โดยไม่มีอันตรายจากการเจาะทะลุ การเติมโมลิบดีนัมและนิกเกิลในเกรด 12 จะระงับการเริ่มต้นของการเกิดหลุมและทำให้อัตราการแพร่กระจายช้าลงเมื่อเทียบกับเกรด 2 โดยที่ความลึกของหลุมสูงสุดหลังจาก 5 ปีจะมากกว่า 450 μm (30% ของผนัง) สำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 12 การกระจายค่าสุดขั้วคาดการณ์ว่าหลุมที่ลึกที่สุดจะขยายตัวตามรากที่สามของเวลา (ความลึก ∝ t^{1/3}) ในขณะที่สำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 2 จะเพิ่มขึ้นเชิงเส้น (ความลึก ∝ t) ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน

สรุป: ความลึกของหลุมสูงสุดเกรด 12 หลังจาก 5 ปี < 200 um (13% ของผนัง)
หลังจากใช้งานน้ำทะเลเป็นระยะๆ เป็นเวลา 5 ปี การกระจายทางสถิติของความลึกของหลุมบนเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 12 จะเป็นไปตามการกระจายค่าสุดขีดของ Gumbel โดยมีความลึกของหลุมสูงสุด 120-200 µm (ค่าเฉลี่ยของหลุมที่ลึกที่สุด) นี่เป็นเพียง 8–13% ของความหนาของผนังปกติ 1.5 มม. และแสดงให้เห็นถึงความต้านทานการแตกเป็นรูที่โดดเด่นของไทเทเนียมเกรด 12 ในการใช้น้ำทะเล สำหรับการเปรียบเทียบ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ไทเทเนียมเกรด 2 มีความลึกของหลุมสูงสุดมากกว่า 450 µm (30% ของผนัง) หลังจากผ่านไป 5 ปี โอกาสที่หลุมจะทะลุผนังขนาด 1.5 มม. ทั้งหมดภายใน 10 ปีนั้นมีน้อยมาก (< 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.