Hvernig hefur sporöskjulaga slöngunnar (0,5% á móti. 2%) títanhúðarhitara eftir beygju áhrif á staðbundna varmaflæðisdreifingu og ræktunartíma fyrir hitaþreytusprungur við beygjutoppinn?

Ovality rörsins eftir beygju - afbrigði frá algjörlega hringlaga þversniði- – einbeitir hitaflæði við beygjutoppinn. Hærri egglaga (2% á móti 0,5%) veldur 10–25% aukningu á staðbundnu hitaflæði vegna minni veggþykktar á ytri radíus. Hærra hitastreymi eykur staðbundið hitastig um 10–25 gráður og eykur þar af leiðandi hitaþreytusprungur. Ovality 0,5% er ásættanlegt fyrir flestar umsóknir. Ovality upp á 2% dregur úr ræktunartíma fyrir hitaþreytusprungur um 50-70%. Beygjutoppurinn er viðkvæmasta svæðið þar sem það hefur mesta sporöskju og mest eftirspennu eftir beygju.

Vélbúnaður ovality framkallaði styrkur hitaflæðis

Þegar rör er beygt verður veggurinn þynnri við ytri radíus (extrados) og þykkari við innri radíus (intrados). Staðbundna veggþykktina við beygjutoppinn er hægt að reikna út sem t_apex=t_nominal x (1-0,5xvalitiy). Fyrir 1,5 mm vegg að nafnverði með 2% sporöskju er lágmarksveggþykktin á toppnum 1,38–1,41 mm. Staðbundið hitaflæði er í öfugu hlutfalli við þykkt veggsins: qapex/ qnominal=tnominal / tapex. Staðbundin hitahækkun er ∆Tapex=qapextapex/k. Samsett áhrif minni þykktar og meiri flæðis skapar heitan blett nálægt toppi ferilsins.

Magnhitaflæði, hitastigshækkun og egglos

Eftirfarandi tengsl hafa verið staðfest fyrir 20 mm OD rör með 1,5 mm vegg og 5D beygjuradíus við nafnvarmaflæði 20 W/cm². Fyrir 0% ovality (tilvalið rör) er lágmarksveggurinn við beygjutoppinn 1,50 mm, staðbundin hitaflæðisaukning er 0% og hitastigshækkunin á toppnum með tilliti til beina hlutans er 0 gráður. Ovality er 0,5%, lágmarksveggur er 1,47–1,49 mm, hitaflæðisaukning er 2–5% og hitastig er 2–5 gráður. Fyrir egglos 1,0 %, lágmarksvegg 1,44–1,47 mm, hækkun 5–10 %, hitastigshækkun 5–10 gráður . 1.5% egglos lágmarksveggur er 1,41-1,44 mm, hækkun er 10-15%, og hitahækkun er 10-15 gráður. Við 2,0% ovality er lágmarksveggurinn 1,38-1,41 mm. Aukning er 15-25% Hitastig er 15-25 gráður. Við 3,0% sporöskju er lágmarksveggurinn 1,32-1,36 mm, hækkun er 25-40%, hitastigshækkun er 25-40 gráður.

Ovality Háð hitaþreytu ræktunartíma

Hringrásarprófanir með hitasveiflu upp á 100 gráður (50 gráður til 150 gráður) yfir 10.000 lotur hafa sýnt að eftirfarandi lotur til að sprunga hafist fyrir 2. stigs títan: Fyrir 0,5% sporöskjuferli er fjöldi lota til að hefja sprungu 8.000–12,00% tíminn og hlutfallslegt í 00% grunnlínu. Ovality er 1,0%. Hringirnir eru 5.000-8.000. Lækkunin er 30-40 %. 3.000-5.000 lotur við 1,5% egglos og 50-60% minnkun. 2.0% egglos, 2.000-3.500 lotur, 65-70% minnkun. Hringir 1.000-2,000. 3.0% egglaga. Lækkun 80-85%

Leiðbeiningar um beygjuaðferð og ovality Control

Taflan hér að neðan sýnir hámarks leyfilegt sporöskjufall fyrir títanhúðarhitara fyrir væntanlegar varmalotur og ráðlagða beygjuaðferð.

Hámarks leyfilegt egglos (%) Væntanlegur hitalotur yfir endingartíma Ráðlagður beygjuaðferð Væntanlegur hringrás til að sprunga hafin<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 (extreme cycle)<0.5 Rotary draw + mandrel >12,000
Engineering Beyond Ovoidity Control

Gæði títan hafa áhrif á hitaþreytuþol. 7. stig sýnir sambærilegt næmni fyrir egglosi en hærri innri þreytustyrk, sem leiðir til aukningar um 20-30% í lotum til sprungubyrjunar fyrir sama egglos. 12. bekk er millistig. Þykkt veggsins breytir nafnhitahækkuninni. Þykkari veggurinn (2,0 mm) hefur meiri grunnlínu ΔT en hlutfallsleg aukning vegna sporöskjulaga er minni. Beygjuradíusinn hefur einnig áhrif á sporöskjulagið, stærri beygjuradíus (10D) mun hafa minni sporöskju en þétt beygja (3D). Álagslosun eftir beygju við 540 gráður í 30 mínútur dregur úr afgangsálagi en leiðréttir ekki egglaga

Að skrifa Rational Specification

3. Specify a maximum ovality of 1.0% for a titanium sheath heater with a bent section that will be subjected to more than 5,000 thermal cycles. This ovality has to be bent on a mandrel with internal support. Using a set of calipers or an optical comparator, measure the ovality at the bend apex at four angles. For high cycle applications (>20.000 lotur) veita 0,5% sporöskju og snúningsbeygju. Fyrir núverandi hitara með egglaga meira en 1,5%, lækkaðu hitaflæðið um 20% til að leiðrétta heita blettinn eða búa til hitadreifara. Einsleit hitaflæðisdreifing og langvarandi varmaþreytulíf við beygjutoppinn næst með sporöskjustýringu < 1,0%.