ट्यूना फिशिंग वेसल के चारा टैंक (समुद्री जल, 15 डिग्री से 40 डिग्री थर्मल चक्र, तरंग प्रेरित कंपन) में स्थापित टाइटेनियम ट्यूब हीटर के लिए, दीवार की मोटाई तरंग की संयुक्त कार्रवाई का सामना कैसे करती है - प्रेरित कंपन और नमक दरार संक्षारण?

समुद्री चारा टैंकों के लिए टाइटेनियम हीटर डिज़ाइन में बुनियादी समझौते
विसर्जन हीटर के काम करने के लिए सबसे कठिन स्थानों में से कुछ ट्यूना मछली पकड़ने वाले जहाजों पर हैं। जीवित चारा मछली को स्वस्थ रखने के लिए चारा टैंक को घूमने वाले समुद्री जल से भरा जाता है और मछली पकड़ने की पूर्व तैयारी के दौरान चारा चयापचय को तेज करने के लिए इसे 15 डिग्री (परिवेशीय समुद्री जल) से 40 डिग्री तक गर्म करने की आवश्यकता होती है। तरंगों से कंपन (2-10 हर्ट्ज, त्वरण 1.5 ग्राम तक) पतवार का लचीलापन इंजन क्रिया। जहाज लगातार कंपन करता रहता है। टाइटेनियम ट्यूब हीटर को दो विफलता तंत्रों का सामना करने में सक्षम होना चाहिए: कंपन से यांत्रिक थकान और समर्थन ब्रैकेट और बढ़ते फ्लैंग्स पर दरार संक्षारण जहां समुद्र का पानी इकट्ठा होता है। दीवार की मोटाई इन दोनों तंत्रों को विपरीत दिशाओं में प्रभावित करती है। दीवार की मोटाई बढ़ने से अनुभाग मापांक बढ़ता है और कंपन थकान के प्रतिरोध में वृद्धि होती है और किसी दिए गए विक्षेपण के लिए वैकल्पिक तनाव कम हो जाता है। हालाँकि, समान शक्ति घनत्व के लिए मोटी दीवार अधिक गर्म हो जाती है जो कठोर समुद्री वातावरण में दरार संक्षारण गतिकी को तेज कर देती है। इसके अलावा, मोटी दीवारों का मतलब सपोर्ट ब्रैकेट्स पर सख्त क्लीयरेंस होता है, जो वास्तव में ऑक्सीजन प्रसार को कम करके दरार की स्थिति को खराब कर सकता है। टूना वेसल बैट टैंक के लिए चुनी गई दीवार की मोटाई इन प्रभावों और ड्राई-डॉक रखरखाव अवधि के बीच 5 से 7 साल की वांछित सेवा जीवन के बीच एक समझौता है।

कंपन थकान और तरंगों से चक्रीय लोडिंग के तहत यांत्रिक अखंडता
कैंटिलीवर के रूप में स्थापित होने पर ट्यूना पोत के चारा टैंक की तरंग - प्रेरित कंपन स्पेक्ट्रम हीटर टिप पर 2-5 मिमी के चरम विस्थापन के साथ कम आवृत्ति, उच्च आयाम दोलन प्रदर्शित करता है। बाहरी व्यास डी, दीवार की मोटाई टी और असमर्थित लंबाई एल के साथ ग्रेड 2 टाइटेनियम ट्यूब के लिए, निश्चित समर्थन पर अधिकतम वैकल्पिक झुकने का तनाव σ alt=E Dδ 2 L2 है जहां δ टिप विक्षेपण है, और ई लोचदार मापांक (105 GPa) है। दीवार की मोटाई बढ़ाने से σ ऊंचाई कम नहीं होती है क्योंकि विक्षेपण δ पोत की गति से लगाया जाता है, हीटर की कठोरता से नहीं। हालाँकि, थकान विफलता (खारे पानी में ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए एस - एन वक्र) तक अनुमत चक्रों की संख्या वैकल्पिक तनाव में कमी के साथ बढ़ती है। तनाव दीवार की मोटाई से स्वतंत्र है। माध्य तनाव में क्या परिवर्तन होता है: एक मोटी दीवार में अधिक अवशिष्ट झुकने की कठोरता होती है, इस प्रकार यह मोड़ के संपीड़न पक्ष पर अधिक माध्य संपीड़न तनाव लागू करती है। किसी दिए गए विक्षेपण आयाम के लिए दीवार की मोटाई के साथ औसत तनाव (स्थैतिक माउंटिंग ऑफसेट के कारण) स्केल होता है। सिम्युलेटेड तरंग प्रेरित साइकलिंग (3 हर्ट्ज, ±3 मिमी विक्षेपण) के अधीन 25 मिमी ओडी टाइटेनियम ट्यूबों पर प्रायोगिक थकान डेटा से संकेत मिलता है कि 1.0 मिमी की दीवार 8 × 10⁶ चक्र (लगभग 3 महीने के निरंतर पोत संचालन) के बाद समर्थन ब्रैकेट दरार में विफल हो जाती है, जबकि 1.5 मिमी की दीवार 30 × 10⁶ चक्र (12 से अधिक) से अधिक जीवित रहती है महीने)। मोटी दीवार में उच्च औसत तनाव वास्तव में वैकल्पिक तनाव आयाम को कम कर देता है, क्योंकि ट्यूब झुकने के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती है, जिससे चरम तन्यता तनाव कम हो जाता है। परिमित तत्व अनुसंधान से संकेत मिलता है कि 1.5 मिमी की दीवार में समान विक्षेपण के लिए 1.0 मिमी की दीवार की तुलना में 35% कम शिखर वैकल्पिक तनाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप थकान जीवन में लगभग 5 गुना सुधार होता है।

थर्मल प्रदर्शन निहितार्थ: मोटी दीवारें दरार संक्षारण को तेज करती हैं
समुद्री जल चारा टैंक (19,000 पीपीएम क्लोराइड, 15-40 डिग्री थर्मल चक्र, वातित) में समर्थन ब्रैकेट इंटरफ़ेस पर दरार का क्षरण तापमान और ऑक्सीजन की उपलब्धता पर निर्भर है। 0.2 मिमी के एक विशिष्ट दरार अंतराल के लिए, प्राकृतिक समुद्री जल में ग्रेड 2 टाइटेनियम का महत्वपूर्ण दरार तापमान (सीसीटी) लगभग 80 डिग्री है। इस तापमान के नीचे दरार का क्षरण शुरू हो जाता है। हालाँकि, 40 डिग्री हीटिंग चक्र के दौरान टाइटेनियम शीथ सतह का तापमान 40 डिग्री नहीं होता है। 2.0 W/cm2 की औसत विद्युत घनत्व पर, दीवार के माध्यम से विद्युत प्रतिरोध के कारण बाहरी सतह थोक पानी के तापमान से 5-10 डिग्री ऊपर है। 1.0 मिमी की दीवार के लिए, 40 डिग्री थोक पर सतह का तापमान सीसीटी से लगभग 47 डिग्री - कम है। 2.0 मिमी की दीवार के लिए सतह का तापमान लगभग 55 डिग्री है, फिर भी 80 डिग्री से कम है। दरार क्षरण का क्या कारण है? क्योंकि तापन चक्र के दौरान दरार के मुहाने पर वाष्पीकरण के कारण क्लोराइड सांद्रित हो जाते हैं और स्थानीय पीएच कम हो जाता है। शुरुआत के लिए दरार का तापमान थोक तापमान नहीं है, बल्कि दरार की नोक पर स्थानीय तापमान है, जो प्रतिरोध तार से जूल हीटिंग और दरार के अंदर खराब संवहन शीतलन के कारण बाहरी सतह से 15-20 डिग्री अधिक है। 2.0 मिमी की दीवार के लिए, आंतरिक दीवार का तापमान (एमजीओ इन्सुलेशन के संपर्क में) लगभग 70 डिग्री है और समर्थन ब्रैकेट में स्थानांतरित गर्मी दरार की नोक को 65-75 डिग्री तक बढ़ा सकती है - सीसीटी के पास खतरनाक रूप से। पतली दीवार (1.0 मिमी) के कारण आंतरिक दीवार का तापमान 60 डिग्री से कम हो जाता है, जो दरार के क्षरण की शुरुआत के लिए दरार की नोक को 70 डिग्री की सीमा से नीचे रखता है। ट्यूना वेसल बैट टैंकों के फ़ील्ड डेटा से संकेत मिलता है कि 1.0 मिमी टाइटेनियम हीटर 4-5 वर्षों के बाद समर्थन ब्रैकेट पर दरार का क्षरण विकसित करते हैं और 1.8 मिमी हीटर 18 महीनों में दरार का हमला विकसित करते हैं। ऐसा प्रत्येक ताप चक्र के दौरान सीसीटी के ऊपर आंतरिक दीवार के गर्म होने से दरार के तापमान में वृद्धि के कारण होता है।

व्यापार का संश्लेषण-बंद: संयुक्त भार के लिए दीवार की मोटाई का चयन
नीचे दिया गया मैट्रिक्स कंपन की गंभीरता और समर्थन ब्रैकेट के डिज़ाइन के आधार पर ट्यूना मछली पकड़ने वाले जहाज के चारा टैंक में रखे गए ट्यूब हीटर की टाइटेनियम दीवार की सुझाई गई मोटाई को दर्शाता है। दिशानिर्देश 5 साल के लक्षित सेवा जीवन के लिए थकान जीवन और दरार संक्षारण जोखिम के बीच एक समझौता प्रदान करते हैं।

कंपन गंभीरता और ब्रैकेट डिज़ाइन दीवार की मोटाई (ग्रेड 2 Ti, 25 मिमी OD) अपेक्षित थकान जीवन (तरंग प्रेरित चक्र) अपेक्षित कोर इंजीनियरिंग तर्क दरार संक्षारण जीवन
मजबूत कंपन (1.5 ग्राम, 5 मिमी टिप विक्षेपण, मजबूत कैंटिलीवर माउंट) 1.5 मिमी - 1.6 मिमी 5 - 7 वर्ष (30 × 10 6 चक्र से अधिक या उसके बराबर) 3 - 4 वर्ष थकान के प्रतिरोध के लिए मोटी दीवार, दरार संक्षारण द्वितीयक है। इलास्टोमेरिक गास्केट के साथ अंतर को चौड़ा करें। प्रत्येक 3 वर्ष में कोष्ठक बदलें
मध्यम कंपन (0.8 ग्राम, 2 मिमी टिप विक्षेपण, रबर ग्रोमेट्स के साथ लचीला माउंट) 1.2 मिमी - 1.3 मिमी 5 - 6 वर्ष 5 - 6 वर्ष अच्छी तरह से संतुलित डिजाइन। लचीले माउंट कंपन स्थानांतरण को सीमित करते हैं और पतली दीवार की अनुमति देते हैं। दरार संक्षारण जोखिम को कम करने के लिए वाइड गैप PTFE ब्रैकेट। अधिकांश टूना नौकाओं के लिए सर्वोत्तम।
कम कंपन (इलेक्ट्रिक ड्राइव पोत, 0.3 ग्राम, रबर से अलग टैंक) 1.0 मिमी - 1.1 मिमी 5-7 वर्ष 6-8 वर्ष पतली दीवार दरार के तापमान को कम करती है। अलगाव उचित कंपन थकान जीवन प्रदान करता है। कम रखरखाव के साथ लंबी सेवा जीवन के लिए सर्वोत्तम।
कोई भी कंपन स्तर लेकिन अपर्याप्त रूप से जल निकासी समर्थन ब्रैकेट (क्षैतिज अभिविन्यास, दरार पर पानी इकट्ठा होना) किसी भी मोटाई (रीडिजाइन के बिना अनुशंसित नहीं) <2 साल किसी भी मोटाई के लिए दरार डिजाइन हावी है। ऊर्ध्वाधर या स्लेटेड ब्रैकेट बनाएं जो पूरी तरह से निकल जाएं। पानी स्थिर है, इसलिए दीवार की मोटाई कोई मायने नहीं रखती।
दीवार से परे इंजीनियरिंग: ब्रैकेट डिजाइन और कंपन अलगाव
ट्यूना बोट बैट टैंक में, टाइटेनियम हीटर के जीवन को बढ़ाने का सबसे अच्छा तरीका सिर्फ दीवार की मोटाई को अनुकूलित करना नहीं है। इसके दो मूल कारण हैं, संचरित कंपन और दरार ज्यामिति। हीटर को स्थापित करने के लिए लचीले माउंट का उपयोग {{2}उच्च तापमान सिलिकॉन रबर ग्रोमेट या स्प्रिंग आइसोलेटर्स{{3}संचरित टिप विक्षेपण को 70 से 90 प्रतिशत तक कम कर देता है, जिससे 1.0 मिमी की दीवार प्रभावी रूप से एक कठोर 1.8 मिमी की दीवार की थकान जीवन प्रदान करती है। पानी के फंसने को पूरी तरह से समाप्त करके दरार के क्षरण को रोकने के लिए सामान्य यू - बोल्ट ब्रैकेट को खुले, स्लॉटेड पीटीएफई सपोर्ट से बदल दिया जाता है। ट्यूब को नीचे से तीन संपर्क बिंदुओं के साथ एक स्लॉटेड ब्रैकेट द्वारा समर्थित किया गया है, जो सभी सतहों तक ऑक्सीजन की पहुंच और क्लोराइड के निर्माण को रोकने के लिए अधिकांश परिधि के चारों ओर 1-2 मिमी का अंतर देता है। इस डिज़ाइन में 1.2 मिमी की दीवार 8 वर्षों से अधिक समय तक दरार का संक्षारण जीवन प्रदान करती है। इसके अलावा, पहले 12-18 महीनों के दौरान दरार में समुद्री जल की घुसपैठ को रोकने के लिए इंस्टॉलेशन के दौरान सपोर्ट इंटरफ़ेस पर सिलिकॉन ग्रीस की एक पतली (50 µm) परत लगाई जाती है, इस प्रकार शुरुआती अवधि को पाट दिया जाता है, जिसके दौरान निष्क्रिय फिल्म सबसे कमजोर होती है।

निष्कर्ष: अलगाव और खुले ब्रैकेट के साथ सर्वोत्तम मध्यम दीवार (1.2-1.3 मिमी)।
1.2-1.3 मिमी ट्यूब दीवार की मोटाई (25 मिमी ओडी ट्यूब के लिए) समुद्री जल के संपर्क में आने वाले ट्यूना मछली पकड़ने वाले जहाज के चारा टैंक में टाइटेनियम ट्यूब हीटर के लिए कंपन थकान के प्रतिरोध और दरार जंग की रोकथाम के बीच इष्टतम संतुलन है, 15-40 डिग्री थर्मल साइक्लिंग और तरंग कंपन, बशर्ते हीटर लचीले कंपन आइसोलेटर्स और खुले स्लॉटेड पीटीएफई समर्थन ब्रैकेट के साथ स्थापित हो। मोटी दीवारें (1.5 मिमी से अधिक या उसके बराबर) थकान जीवन को बढ़ाती हैं, लेकिन उच्च ऑपरेटिंग तापमान से दरार के क्षरण को भी बढ़ाती हैं, जिससे समर्थन पर समय से पहले विफलता होती है। जो दीवारें पतली (1.0 मिमी से कम या उसके बराबर) होती हैं, वे दरार के क्षरण के प्रति प्रतिरोधी होती हैं, लेकिन विशिष्ट पोत कंपन के तहत थकान के कारण समय से पहले टूट जाती हैं। दीवार की मोटाई और सिस्टम डिज़ाइन का मामला: टाइट यू - बोल्ट ब्रैकेट वाले कठोर माउंट पर 1.2 मिमी हीटर, स्लॉटेड ब्रैकेट वाले आइसोलेटर्स पर 1.0 मिमी हीटर की तुलना में तेजी से विफल हो जाएगा। समुद्री चारा टैंक सेवा के लिए हीटर निर्दिष्ट करते समय, पेश किया जाने वाला मुख्य डेटा बढ़ते स्थान पर अपेक्षित कंपन आयाम (मिमी टिप विक्षेपण या जी - बल) और ब्रैकेट डिज़ाइन (ड्रेनिंग बनाम ट्रैपिंग) है। यह जानकारी निर्माता को न्यूनतम दीवार मोटाई स्थापित करने की अनुमति देती है जो 5{17}वर्ष के लक्ष्य को पूरा करेगी, जिसमें अधिक विशिष्टता (महंगी, दरार वाली मोटी दीवारें) और कम विशिष्टता (थकान-प्रवण पतली दीवारें) दोनों से परहेज किया जाएगा।