Hin goðsagnakennda tæringarþol títan er aðeins hálf sagan í sjó; hinn helmingurinn er linnulaus sandur-sprenging af sviflausu grit og hreinn kraftur-háhraða vatns við inntak rörsins, sem getur eytt þunnu títanoxíðinu í burtu hraðar en það getur vaxið aftur. Í sjóvarmaskiptum ræðst líftími röranna ekki aðeins af efnafræði heldur einnig af vatnsaflsfræði, ókyrrð og slípiorku sem vökvastraumurinn flytur.
Innan verkfræðiáskorunar umtítan rör veggþykkt veðrun tæringu sjó, er réttur rörveggurinn valinn með því að jafna kröfur um þrýstingsinnihald og langtíma rofþol.
Hvers vegna títan virkar svo vel í sjó
Títan myndar einstaklega stöðuga og sjálfgræðandi oxíðfilmu þegar það verður fyrir súrefnisríkum sjó. Þetta óvirka lag veitir ótrúlega mótstöðu gegn:
Klóríð tæring
Pitting
Sprunguárás
Lífgræðslu-tengd niðurbrot
Í hreinu sjóþjónustu ná títanrör reglulega áratuga notkun með hverfandi almennri tæringu.
Takmörkunin er vélræn slit
Þó að oxíðfilman sé efnafræðilega sterk, er hún líkamlega þunn. Sviflausnar sandagnir og mikil-hraðaórói geta vélrænt slitið hlífðaryfirborðið hraðar en það umbreytist við erfiðar flæðisskilyrði.
Þetta ferli er þekkt sem veðrun-tæring.
Vandamálið verður alvarlegast við:
Rúpuinntak
Mikil-óróasvæði
Rennslissvæði
Svæði neðan við olnboga eða takmarkanir
Sjókerfi sem bera sviflausn
Af þeirri ástæðu verður veggþykkt skiptiröra að taka mið af bæði burðarvirki og slitatengdum kröfum-.
Þrýstiþykktin kemur fyrst
Upphafspunktur fyrir val á rörvegg er lágmarksþykktin sem krafist er í hönnunarkóðum þrýstihylkja.
ASME og TEMA kröfur
Lágmarksveggþykktin-miðuð við þrýsting er venjulega ákvörðuð með því að nota:
ASME kafli VIII
TEMA staðlar
Viðeigandi upplýsingar viðskiptavina
Hönnunarþrýstingur og hitastig
Útreikningurinn tryggir að rörið þoli örugglega:
Innri þrýstingur
Ytri þrýstingur
Vélræn hleðsla
Hitaálag
Titringskraftar
Þetta reiknaða gildi ákvarðar lágmarksþykkt burðarvirkisins áður en veðrofsheimild er bætt við.
Rof-Tæringarheimild í sjóþjónustu
Þegar þrýstingsþörfinni hefur verið komið á er hægt að bæta við viðbótarveggþykkt til að taka tillit til-langtíma vélræns slits frá rennandi sjó.
Hreint sjóskilyrði
Í tiltölulega hreinum sjó með hóflegum hraða undir u.þ.b.
v<2 m/sv < 2\ \mathrm{m/s}v<2 m/s
títanoxíðfilman helst mjög stöðug.
Við þessar aðstæður:
Rofhraði er mjög lágt
Viðbótar tæringarheimildir geta verið hverfandi
Hefðbundin túpuveggáætlanir duga oft
Títan skilar sér einstaklega vel í þessu umhverfi vegna þess að óvirka filman lagar sig stöðugt eftir minniháttar yfirborðsröskun.
Sandur-Hlaðinn sjó krefst viðbótarþykktar
Ástandið breytist verulega þegar sviflausn er til staðar.
Áhrif sandagna
Sandagnir virka sem smásæ slípiefni sem hafa áhrif á rörvegginn á miklum hraða. Endurtekin högg klæðast smám saman oxíðfilmunni og fjarlægja lítið magn af grunnmálmi undir henni.
Þessi veðrun er mest árásargjarn þar sem flæði kemur fyrst inn í rörið vegna þess að ókyrrðstyrkur og agnahraði eru hæstur við inntakssvæðið.
Í þessari þjónustu er almennt bætt við viðbótarveggjaldi fyrir ofan þrýstingslágmarkið.
Dæmigerður viðbótarstyrkur
Fyrir sjó sem inniheldur meðfylgjandi sand eða svifryk, viðbætt veggþykkt sem nemur u.þ.b.
0,2 mm Minna en eða jafnt og Δt Minna en eða jafnt og 0,3 mm0,2\\ \\mathrm{mm} \\leq \\Delta t \\leq 0,3\\ \\mathrm{mm}0,2 mm Minna en eða jafnt og Δt Minna en eða jafnt og 0,3 mm
er oft tilgreint.
Þetta viðbótarefni bætir upp hægfara vélrænt slit á endingartíma skiptivarans.
Rúpan er með aðeins þykkari herklæði þar sem sandstormurinn slær mest á.
Dæmigert lágmarksval fyrir rörvegg
Fyrir mörg sjávarskipti, byrjar hagnýt lágmarksveggþykkt um:
t Stærra en eða jafnt og 0,7 mmt \\geq 0,7\\ \\mathrm{mm}t Stærra en eða jafnt og 0,7 mm
fer eftir:
Þvermál rör
Hönnunarþrýstingur
Rennslishraði
Sandstyrkur
Væntanlegur endingartími
Viðhaldsheimspeki
Þessi þykkt veitir oft ásættanlegt jafnvægi á milli:
Byggingaráreiðanleiki
Skilvirkni hitaflutnings
Framleiðsluhæfni
Rofþol
Þynnri veggir bæta hitauppstreymi lítillega en draga úr þol gegn veðrun og meðhöndlunarskemmdum.
Að vernda rörinntakssvæðið
Inngangur rörsins er venjulega viðkvæmasti staðurinn í skiptinum.
Hvers vegna inntaksvef er alvarlegt
Þegar sjór fer inn í slöngubúntinn eykst ókyrrðarstyrkur verulega. Sandagnir snerta vegginn með breyttum sjónarhornum á meðan staðbundin flæðishröðun eykur höggorkuna.
Þetta skapar einbeitt slit nálægt fyrstu sentímetrunum af rörlengd.
Tvöfaldur-þykkur slönguendar
Til að bæta endingu tilgreina sumar skiptihönnun:
Tvöfaldur-þykkur rörendar
Styrktir inntakshlutar
Stuttar soðnar inntaksermar
Þyngri-inngangur á vegg
Í sumum stillingum er stuttur hluti af þykkari títanröri soðinn á inntaksendann til að gleypa rofskemmdir en varðveita þynnri slöngur um allt sem eftir er af skiptanum.
Þessi aðferð dregur úr heildarefniskostnaði á sama tíma og hún styrkir-hæsta áhættusvæðið.
Hraðaleiðbeiningar og iðnaðarráðleggingar
Rennslishraði gegnir lykilhlutverki í veðrun-tæringarhegðun.
Ráðlögð hraðamörk
Stofnanir eins og Nikkelstofnunin og ýmsar sjóverkfræðileiðbeiningar birta ráðlögð hraðasvið byggð á:
Sandstyrkur
Kornastærð
Flæðisstjórn
Slönguefni
Kerfisrúmfræði
Dæmigert leiðbeiningar leitast við að halda hraða undir mörkum þar sem högg agna verður óhóflega árásargjarnt.
Þó að títan þoli meiri hraða en margar kopar-blendir málmblöndur, getur óhófleg ókyrrð ásamt sandhleðslu samt flýtt fyrir sliti yfir langan notkunartíma.
Jafnvægi á hitauppstreymi og endingu
Aukning rörveggþykktar dregur lítillega úr hitaflutningsgetu vegna þess að hitauppstreymi eykst með veggþykkt.
Hins vegar er leiðni refsing almennt hófleg miðað við rekstrarhættu á ótímabæra slöngubilun.
Verkfræðiverslun-Slökkt
Val á rörveggjum verður því jafnvægi á milli:
| Hönnunarmarkmið | Áhrif á þykkt |
|---|---|
| Skilvirkni hitaflutnings | Er hlynnt þynnri veggjum |
| Rofþol | Er hlynnt þykkari veggjum |
| Byggingarleg heilindi | Er hlynnt þykkari veggjum |
| Lækkun kostnaðar | Stuðlar að bjartsýni þykkt |
| Langur endingartími | Hlynur rýrnunarbótum |
Í flestum sjókerfum er langtímaáreiðanleiki þyngra en minniháttar hitauppstreymi sem tengist aðeins þykkari slöngum.
Niðurstaða
Veggþykkt títanskiptarörs ræðst ekki eingöngu af þrýstingsútreikningum. Þetta er vandlega hönnuð breyta sem tekur einnig tillit til rofs-tæringar af völdum flæðandi sjós og sviflausna sandagna.
Hreint sjór á hóflegum hraða gæti þurft litla sem enga viðbótarheimild, en sand-hlaðin aðstæður réttlæta oft að bæta við 0,2 til 0,3 mm yfir lágmarksveggþykkt þrýstings-. Styrktir inntakshlutar og tvöfaldir-þykkir rörenda veita viðbótarvörn þar sem ókyrrð og högg agna eru alvarlegust.
Með því að sameina ASME og TEMA byggingarkröfur með hagnýtum rofheimildum geta títanskiptarör náð einstaklega langan endingartíma í erfiðu sjávarumhverfi. Í varmakerfisverkfræði getur einn millimetri af málmi auðveldlega þýtt áratug af viðbótarlíftíma.
