Hvernig hefur sporöskjulaga slöngunnar (0,5% á móti. 2%) títanhúðarhitara eftir beygju áhrif á staðbundna varmaflæðisdreifingu og ræktunartíma fyrir hitaþreyta sprungur í beygjutoppinum?
Skildu eftir skilaboð
Ovality rörsins eftir að hafa beygt-frávikið frá fullkomnu hringlaga-þversniði-einbeitir varmaflæðinu við beygjutoppinn. Hærri egglaga (2% á móti. 0.5%) eykur staðbundið hitaflæði um 10–25% vegna minni veggþykktar á ytri radíus. Hærra hitastreymi hækkar staðbundið hitastig um 10–25 gráður, sem flýtir fyrir hitaþreytusprungum. Ovality upp á 0,5% er ásættanlegt fyrir flestar notkun, á meðan egglos upp á 2% dregur úr ræktunartíma fyrir hitaþreytusprungur um 50–70%. Beygjutoppurinn er viðkvæmasti staðurinn vegna þess að hann upplifir bæði hæsta sporöskju og mesta afgangsálag frá beygju.
The Mechanism of Ovality-Induced Heat Flux Concentration
Þegar rör er beygt verður veggþynning í ytri radíus (extrados) á meðan innri radíus (intrados) verður fyrir veggþykknun. Staðbundna veggþykktina við beygjutoppinn má reikna út sem t_apex=t_nominal × (1 - 0.5 × egglaga). Fyrir 1,5 mm vegg að nafnverði með 2% sporöskju er lágmarksveggþykkt á toppnum 1,38–1,41 mm. Staðbundið hitaflæði er í öfugu hlutfalli við veggþykkt: q_apex / q_nominal=t_nominal / t_apex. Staðbundin hitahækkun er ΔT_apex=q_apex × t_apex / k. Sameinuð áhrif minni þykktar og aukins flæðis myndar heitan blett við beygjutoppinn.
Magnbundin egglos, hitaflæði og hitastigshækkun
Fyrir 20 mm OD rör með 1,5 mm vegg og 5D beygjuradíus við nafnvarmaflæði 20 W/cm² hafa eftirfarandi tengsl verið staðfest. Við 0% ovality (fullkomið rör) er lágmarksveggurinn við beygjutoppinn 1,50 mm, staðbundin hitaflæðisaukning er 0% og hitastigshækkunin á toppnum fyrir ofan beina hlutann er 0 gráður. Við 0,5% sporöskju er lágmarksveggurinn 1,47–1,49 mm, hitaflæðisaukning er 2–5% og hitastig 2–5 gráður. Við 1,0% sporöskju er lágmarksveggurinn 1,44–1,47 mm, hækkunin er 5–10% og hitastigið 5–10 gráður. Við 1,5% sporöskju er lágmarksveggurinn 1,41–1,44 mm, hækkunin er 10–15% og hitastigið 10–15 gráður. Við 2,0% sporöskju er lágmarksveggurinn 1,38–1,41 mm, hækkunin er 15–25% og hitastigið 15–25 gráður. Við 3,0% sporöskju er lágmarksveggurinn 1,32–1,36 mm, hækkunin er 25–40% og hitastigið 25–40 gráður.
Hitaþreyta Ræktunartími sem hlutverk egglosunar
Hringrásarprófanir með hitasveiflu upp á 100 gráður (50 gráður til 150 gráður) yfir 10.000 lotur hafa komið á fót eftirfarandi lotum til að sprunga upphaf fyrir 2. stigs títan. Við 0,5% egglos eru hringirnir þar til sprungur hefjast 8.000–12.000 og stytting á ræktunartíma miðað við 0% egglos er grunnlína. Við 1,0% egglos eru loturnar 5.000–8.000 og minnkunin er 30–40%. Við 1,5% egglos eru loturnar 3.000–5.000 og minnkunin er 50–60%. Við 2,0% egglos eru loturnar 2.000–3.500 og minnkunin er 65–70%. Við 3,0% egglos eru loturnar 1.000–2.000 og minnkunin er 80–85%.
Leiðbeiningar um sporöskjustýringu og beygjuaðferð
Eftirfarandi tafla gefur upp hámarks leyfilegt sporöskjufall fyrir títanhúðarhitara byggt á væntanlegum hitalotum og ráðlagðri beygjuaðferð.
| Væntanlegt hitauppstreymi yfir endingartíma | Hámarks leyfilegt egglos (%) | Mælt er með beygjuaðferð | Væntanlegur hringrás til að sprunga upphaf |
|---|---|---|---|
| <1,000 (low cycle) | 2.0 | Þjöppunarbeygja | >1,000 |
| 1.000–5.000 (í meðallagi hringrás) | 1.5 | Mandrel beygja | 3,000–5,000 |
| 5.000–20.000 (hár hringrás) | 1.0 | Mandrel + innri stuðningur | 5,000–8,000 |
| 20.000–50.000 (mjög mikil hringrás) | 0.5 | Rotary draw beygja | 8,000–12,000 |
| >50.000 (extreme cycle) | <0.5 | Rotary draga + dorn | >12,000 |
Engineering Beyond Ovality Control
Títan einkunn hefur áhrif á varma þreytuþol. Gráða 7 hefur svipað næmi fyrir egglosi en hærri innri þreytustyrk, sem eykur lotur fram að sprungubyrjun um 20–30% fyrir sama egglos. 12. bekkur býður upp á miðlungs framför. Veggþykkt hefur áhrif á nafnhitahækkun; þykkari veggur (2,0 mm) hefur hærra grunnlínu ΔT en hlutfallsleg aukning frá sporöskju er minni. Beygjuradíus hefur einnig áhrif á egglos; stærri beygjuradíus (10D) veldur minni sporöskju en þétt beygja (3D). Eftir-beygjustreitulosun við 540 gráður í 30 mínútur dregur úr afgangsálagi en leiðréttir ekki egglaga.
Gera upplýsta forskrift
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 lotur), tilgreinið 0,5% sporöskju og snúningsbeygju. Fyrir núverandi hitara með sporöskju yfir 1,5%, minnkið varmaflæðið um 20% til að vega upp á móti heita reitnum, eða settu upp hitadreifara. Með því að stjórna egglosun undir 1,0%, viðheldur verkfræðingur samræmdri hitaflæðisdreifingu og lengir endingartíma hitaþreytu við beygjutoppinn.
