एक गहरे -अच्छी तरह से सबमर्सिबल टाइटेनियम हीटर में 70 डिग्री पर 15,000 पीपीएम क्लोराइड पानी पंप करना, पंप की स्टार्ट/स्टॉप फ्रीक्वेंसी (6 बार/दिन बनाम . 2 बार/दिन) फ्लैंज वेल्ड के थकान जीवन को कैसे प्रभावित करती है?

डीप वेल सबमर्सिबल टाइटेनियम हीटर पंप शुरू होने और रुकने की घटनाओं के कारण चक्रीय यांत्रिक तनाव का अनुभव करते हैं। पंप अचानक चालू हो जाता है और 70 डिग्री पर 15,000 पीपीएम क्लोराइड पानी अचानक प्रवाहित होता है जिससे वॉटर हैमर का दबाव बढ़ जाता है। जब पंप बंद हो जाता है, तो प्रवाह रुक जाता है और दबाव दोलन करता है, और उलट भी सकता है। ये दबाव चक्र फ़्लैंज वेल्ड, हीटर और पंप हेड या डिस्चार्ज पाइप के बीच जंक्शन में चक्रीय तनाव का कारण बनते हैं। S{7}}N वक्र तनाव के आयाम को चक्रों की संख्या से लेकर वेल्ड की विफलता और थकान जीवन तक से संबंधित करता है, जो इस S{8}}N वक्र द्वारा दिया गया है। बढ़ी हुई पंप स्टार्ट/स्टॉप आवृत्ति (प्रति दिन 6 बार बनाम {{11 }} बार प्रति दिन) प्रति वर्ष चक्रों की संख्या को तदनुसार बढ़ाती है और थकान जीवन को कम करती है। संक्षारक क्लोराइड वातावरण में थकान दरारों का निर्माण 70 डिग्री पर तेज हो जाता है और ताजे पानी की परिस्थितियों की तुलना में जीवन और भी कम हो जाता है।

क्लोराइड जल तंत्र में निकला हुआ किनारा वेल्ड की संक्षारण थकान

निकला हुआ किनारा वेल्ड अवशिष्ट तन्य तनाव, सूक्ष्म संरचनात्मक विविधता और तनाव एकाग्रता का एक क्षेत्र है। प्रत्येक पंप स्टार्ट/स्टॉप चक्र वेल्ड पर एक तनाव आयाम (Δσ) उत्पन्न करता है, आमतौर पर पानी के हथौड़ा दबाव बढ़ने के कारण 20-50 एमपीए की सीमा में। स्थानीय स्तर पर चक्रीय तनाव 70 डिग्री पर 15 000 पीपीएम क्लोराइड पानी में वेल्ड पर निष्क्रिय फिल्म को नष्ट कर देता है। उजागर धातु पर क्लोराइड आयनों द्वारा हमला किया जाता है और वेल्ड टोज़ पर दरारें शुरू हो जाती हैं। प्रत्येक चक्र दरार को 0.1-1 um तक बढ़ाता है। दरार वृद्धि दर पेरिस कानून द्वारा इस प्रकार दी गई है: da/dN=C(DeltaK) m जहां डेल्टाK तनाव तीव्रता कारक की सीमा है। संक्षारण के कारण हवा या ताजे पानी की स्थितियों की तुलना में गुणांक सी 2-5 गुना बढ़ जाता है।

स्टार्ट/स्टॉप दर के कार्य के रूप में मात्रात्मक थकान जीवन

एक विशिष्ट ग्रेड 2 टाइटेनियम फ्लैंज वेल्ड (20 मिमी व्यास, 1.5 मिमी दीवार की मोटाई) के लिए तनाव एकाग्रता कारक K t=3 और 5 बार (वेल्ड टो पर Δσ ≈ 45 MPa) के दबाव वृद्धि के साथ थकान जीवन निर्धारित किया गया है। प्रति दिन 2 बार (प्रति वर्ष 730 चक्र) प्रारंभ/रोक आवृत्ति के लिए थकान जीवन 500,000 से 1,000,000 चक्र या 685 से 1,370 वर्ष है, सीमित नहीं है। दिन में 6 बार (प्रति वर्ष 2,190 चक्र) थकान जीवन 400,000 से 800,000 चक्र, या 180 से 365 वर्ष है, फिर भी व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए सुरक्षित है। थकान का जीवन 30 प्रति दिन (प्रति वर्ष 10,950 चक्र) या 18 से 45 वर्ष के हिसाब से घटकर 200,000 से 500,000 चक्र हो जाता है, जो अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए स्वीकार्य है। 120 प्रति दिन (43,800 प्रति वर्ष या लगभग हर 12 मिनट) की दर से थकान जीवन 80,000 से 200,000 चक्र या 2 से 5 साल है और थकान विफलता की संभावना है। प्रति दिन 500 बार (182,500 चक्र प्रति वर्ष, लगभग हर 3 मिनट में) थकान जीवन 50,000 चक्र से नीचे चला जाता है, जो 3 महीने से कम है, और स्वीकार्य नहीं है।

थकान जीवन में कमी पर क्लोराइड सांद्रता और तापमान का प्रभाव

The corrosion fatigue life decrease factor is dependent on chloride concentration and temperature. The fatigue life at 2 cycles per day is >2,000 years and at 6 cycles per day is >0 पीपीएम क्लोराइड के साथ 70 डिग्री पर ताजे पानी में 1,000 वर्ष। जीवन में कमी कारक=1.0. 15,000 पीपीएम क्लोराइड 70 डिग्री सेल्सियस प्रतिदिन 2 चक्र पर थकान जीवन 500 - 1,000 वर्ष प्रति दिन 6 चक्र पर थकान जीवन 180 - 365 वर्ष कमी कारक ~ 0.5 30,000 पीपीएम क्लोराइड में 70 डिग्री पर, प्रति दिन 2 चक्र पर थकान जीवन 300-600 वर्ष और 6 चक्र पर 100-200 वर्ष है प्रति दिन. कमी कारक 0.3 है. प्रति दिन 2 चक्रों पर थकान जीवन 200-400 वर्ष है और प्रति दिन 6 चक्रों पर 70-150 वर्ष है, 15,000 पीपीएम क्लोराइड में 90 डिग्री सेल्सियस पर 0.25 के कमी कारक के साथ।

प्रारंभ/रोक आवृत्ति और थकान जीवन प्रबंधन पुस्तिका

नीचे दी गई तालिका अपेक्षित सेवा जीवन और थकान शमन विधियों के अनुप्रयोग के आधार पर, 70 डिग्री पर 15,000 पीपीएम क्लोराइड पानी में चलने वाले गहरे {{0}अच्छी तरह से पनडुब्बी टाइटेनियम हीटरों के लिए अनुशंसित अधिकतम स्टार्ट/स्टॉप आवृत्तियों को दर्शाती है।

वांछित सेवा जीवन (वर्ष) क्लोराइड एकाग्रता (पीपीएम) अधिकतम अनुशंसित प्रारंभ/रोक आवृत्ति (चक्र/दिन) शमन की आवश्यकता अपेक्षित थकान जीवन मार्जिन
20 <5,000 100 2× None 20 15,000 20 2× Soft-start controller 10 15,000 50 2× Soft-start + weld stress relief
10 30,000 15 2× सॉफ्ट-स्टार्ट + ग्रेड 7 टाइटेनियम
5 15,000 80 2× नरम शुरुआत + वार्षिक निरीक्षण
5 30,000 25 2× ग्रेड 7 + तनाव से राहत मिली
बियॉन्ड स्टार्ट/स्टॉप इंजीनियरिंग के लिए फ़्रीक्वेंसी नियंत्रण

टाइटेनियम की गुणवत्ता संक्षारक वातावरण में थकान के प्रतिरोध को प्रभावित करेगी। ग्रेड 7 थकान शक्ति में ग्रेड 2 के समान है लेकिन इसमें बेहतर संक्षारण प्रतिरोध है और इस प्रकार संक्षारण थकान त्वरण कारक में 30-50% की कमी आती है। वेल्ड की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है. एक चिकने, ग्राउंड फ्लश ट्रांज़िशन वेल्ड में तनाव एकाग्रता कारक K t 1.5{9}}2 है जबकि एक एज़{19}}वेल्डेड जोड़ के लिए 3{15}}5 है। दीवार की मोटाई 1.5 मिमी से 2.5 मिमी तक बढ़ाने से समान दबाव वृद्धि के लिए तनाव का आयाम 30% कम हो जाता है। वेल्ड के बाद 30 मिनट के लिए 540 डिग्री पर तनाव से राहत देने से अवशिष्ट तनाव कम हो जाता है और थकान का जीवन दोगुना हो जाता है। एक सॉफ्ट-स्टार्ट पंप नियंत्रक पानी के हथौड़े के दबाव को 50-70% कम कर देता है।

एक बुद्धिमान विशिष्टता बनाना

स्टार्ट/स्टॉप आवृत्ति को प्रति दिन 6 चक्र या उससे कम तक सीमित करने के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर 15000 पीपीएम क्लोराइड पानी में टाइटेनियम डीप वेल सबमर्सिबल हीटर के लिए एक पंप नियंत्रण प्रणाली डिज़ाइन करें। अधिक बार साइकिल चलाने की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, दबाव वृद्धि को कम करने के लिए एक सॉफ्ट स्टार्ट नियंत्रक निर्दिष्ट करें। सभी फ्लैंज वेल्ड को 0.1 मिमी से कम की सुदृढीकरण ऊंचाई तक ग्राउंड फ्लश किया जाएगा और आर्गन वातावरण में 30 मिनट के लिए 540 डिग्री पर तनाव से राहत दी जाएगी। पंप की गति को धीरे-धीरे बढ़ाने के लिए एक वैरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव के साथ मौजूदा उच्च साइकलिंग फ़्रीक्वेंसी हीटर को फिर से स्थापित करें। वर्ष में एक बार डाई पेनेट्रेंट के साथ फ्लैंज वेल्ड की जांच करें। यदि कोई दरार का संकेत दिखे तो तुरंत हीटर बदल दें। इंजीनियर उच्च -क्लोराइड भूजल सेवा में टाइटेनियम हीटर फ्लैंज वेल्ड की सेवा जीवन को सीमित करने से संक्षारण थकान को रोकने के लिए पंप स्टार्ट/स्टॉप की आवृत्ति और वेल्ड गुणवत्ता का प्रबंधन करता है।