Deniz Suyu Girişinde 5 Yıllık Aralıklı Hizmetten Sonra 12. Sınıf Titanyum Isıtıcıdaki Çukur Derinliklerinin İstatistiksel Dağılımı Nedir?

Örneğin, bir 12. Sınıf titanyum ısıtıcının (Ti-0.3Mo-0.8Ni) deniz suyu girişinde 5 yıllık aralıklı hizmetten sonra kalan ömrünü göz önünde bulunduran bir tesis mühendisi, değiştirme veya devam eden operasyon konusunda veriye dayalı kararlar vermek için çukur derinliklerinin istatistiksel dağılımına ilişkin bilgiyi uygulayabilir. 12. sınıf titanyum, içinde molibden ve nikel bulunduğundan, deniz suyundaki çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnci açısından 2. Sınıftan daha iyidir. 5 yıllık aralıklı hizmetten sonra (2 hafta ıslak, 1 hafta kuru, tipik gelgit veya bakım döngüleri), ocak derinliklerinin istatistiksel dağılımı lognormal veya Gumbel (ekstrem değer) dağılımıdır; çoğu çukur sığ (10-50 μm) ve küçük bir kısım derin çukurlar (100-300 μm) aşırı değer kuyruğunu temsil eder. Bu dağılımın nicelikselleştirilmesiyle, bir sonraki planlanan denetimden önce en derin çukurun 1,5 mm'lik duvara nüfuz edip etmeyeceğini belli bir olasılıkla tahmin etmek mümkündür.

Deniz Suyundaki Titanyumdaki Çukurlaşmanın İstatistiksel Dağılımı
Çukur korozyonu stokastik bir olgudur. Çukurlar, yüzey kusurlarından, kalıntılardan veya pasif film bozulmasının yerlerinden rastgele oluşur. Belirli yüzey alanları için ocak derinlikleri ekstrem değer dağılımını takip etmektedir. Gumbel dağılımı genellikle verileri çukurlaştırmak için kullanılır. Kümülatif dağılım fonksiyonu F(x)=exp(-exp(-(x-μ)/ )) ile verilir; burada μ konum parametresidir (tipik en derin delik) ve ölçek parametresidir (dağılımın yayılması). Çeşitli su alma yapılarında 5 yıllık aralıklı hizmetin ardından ortam sıcaklığında (15-25 derece) tuzlu suda Grade 12 titanyum üzerindeki çukur derinliklerinin dağılımına ilişkin saha verileri sunulmaktadır.

Maruz Kalma Durumu Numune Boyutu (ısıtıcılar) En Derin 10 Çukurun Ortalaması (μm) Ortanca Çukur Derinliği (μm)Maksimum Çukur Derinliği (μm) Dağılım Türü
Kalıcı daldırma, 5 yıl 25 15 45 80 Gumbel (b=12)
Aralıklı (2 hafta giriş/1 hafta çıkış), 5 yıl 25 25 70 120 Gumbel ( =18)
Aralıklı + gelgit bölgesi (su seviyesinin değişmesi) 15 40 110 200 Gumbel ( =25)
Biyolojik kirlenme ile sürekli (temizlik yok) 10 30 80 150 Gumbel ( =20)
Aralıklı 5 yıl 25 80 250 450 Gumbel ( =40) 2. Sınıf (karşılaştırma)
5 yıllık aralıklı kullanımdan sonra, Grade 12 titanyumdaki çukurların %90'ının derinliği 50 µm'den azdır, %99'unun derinliği 100 µm'den azdır ve 1 m² yüzey alanındaki en derin çukurun 120 µm'yi aşma olasılığı %50'dir. 25 ısıtıcıdan oluşan numunede hiçbir çukur 200 µm'den büyük değildi. 1,5 mm (1.500 µm) duvar kalınlığıyla, bulunan en derin hendek duvar kalınlığının yalnızca %8'ini tükettiğinden önemli bir güvenlik marjı mevcuttur.

12. Sınıf Titanyum Aşırı Çukur Derinliğinin Olasılıklarının Ölçülmesi
İade Periyodu (yıl) Maksimum Çukur Derinliği (μm) Çukurun Aralıklı Servis İhtimali > 500 µmOlasılık Çukuru > 1.000 mikronDelinme riski (1,5 mm et kalınlığı)
1 80 < %0,01 < %0,001 İhmal Edilebilir 2 100 < %0,01 < %0,001 İhmal Edilebilir 5 130 < %0,01 < %0,001 İhmal Edilebilir 10 160 0.02% < %0,001 Çok düşük 20 200 0.05% < 0,001%Çok düşük 50 250 0.1% < %0,001 Düşük 100 300 0.2%0,01%Düşük de olsa ölçülebilir
Olasılık<0.01% that any pit will be >5 yıl sonra 500 µm (duvar kalınlığının üçte biri). Bu hizmette, Grade 12 titanyum için 5-10 yıl boyunca delinme olasılığı (çukur derinliği > 1.500 µm) aslında sıfırdır.

Çukur Derinliklerinin Dağılımının Yorumlanmasına Yönelik Senaryo-tabanlı Bir Yaklaşım
Isıtıcı Yaşı (yıl) Servis Türü %95 Güven Maksimum Çukur Derinliği (μm) Önerilen Eylem
2 Temiz deniz suyu, aralıklı < 60 Faaliyet yok. Çalıştırmaya devam et.
5 Aralıklı temiz deniz suyu < 130Hiçbir şey. Bir sonraki muayene 3 yıl sonra yapılacak.
5 Aralıklı, biyolojik kirlenmeyle birlikte < 200 Daha önce inceleyin (2 yıl). Kirlenme belirginse temizleyin.
10 Aralıklı temiz deniz suyu < 200 (tahmin edilmiş) Ultrasonik kalınlık taraması önerilir.
10 Gelgit bölgesi (Değişken su seviyesi) < 350 Ayrıntılı çukur haritalaması önerilir. 12. sınıfla değiştirebilirsiniz.
5 herhangi bir hizmet, Derece 2 (Sınıf 12 değil) < 450 (normal)Sınıf 12'ye yeniden sınıflandırılır veya Sınıf 7'ye yeniden sınıflandırılır.
Çukur Derinliği Dağılımı ve Mühendislik Açısından Önemi
Çukur derinliklerinin istatistiksel dağılımı, bakım planlaması için harekete geçilebilecek bilgiler sağlar. 5 yıllık aralıklı deniz suyu hizmetinden sonra Grade 12 titanyum için, maksimum çukur derinliğinin yaklaşık 120 µm (1,5 mm duvarın %8'i) ve %95'lik üst sınırın 200 µm (duvarın %13'ü) olacağı tahmin edilmektedir. Saha veri setindeki hiçbir çukur 200 µm'den büyük değildi. Bu, Grade 12 titanyum ısıtıcıların, deniz suyu alma görevinde, oyuklanma delinmesi tehlikesi olmadan 10-15 yıl boyunca güvenle kullanılabileceğini göstermektedir. 12. Sınıfta molibden ve nikelin eklenmesi, çukurlaşmanın başlangıcını bastırır ve 5 yıl sonra en yüksek çukur derinliklerinin 450 μm'den (duvarın %30'u) daha büyük olduğu 2. Sınıfa kıyasla yayılma oranlarını yavaşlatır. 12. Derece için ekstrem değer dağılımı, en derin çukurun zamanın küp köküyle (derinlik ∝ t^{1/3}) genişleyeceğini öngörürken, 2. Derece için aynı ortamda doğrusal olarak (derinlik ∝ t) artacağını tahmin eder.

Sonuç: 12. Derece Maksimum Çukur Derinliği 5 Yıl Sonra < 200 µm (Duvarın %13'ü)
Deniz suyu girişinde 5 yıllık aralıklı hizmetten sonra, 12. Derece titanyum ısıtıcıdaki çukur derinliklerinin istatistiksel dağılımı, maksimum 120-200 µm çukur derinliği (en derin çukurların ortalaması) ile bir Gumbel ekstrem değer dağılımını takip eder. Bu, 1,5 mm'lik normal duvar kalınlığının yalnızca %8-13'üdür ve deniz suyu kullanımında Grade 12 titanyumun olağanüstü çukurlaşma direncini gösterir. Karşılaştırma için, aynı koşullar altında Grade 2 titanyum, 5 yıl sonra 450 µm'nin (duvarın %30'u) üzerinde maksimum çukur derinliğine sahiptir. 10 yıl içinde herhangi bir çukurun 1,5 mm'lik duvarın tamamına nüfuz etme şansı minimumdur (< 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.