באיזה שילוב ספציפי באיזה שילוב ספציפי של תדירות מחזור תרמי וטמפרטורת שיא המעטפת מתפתח מעטפת נירוסטה 1.0 מילימטר 316 באמצעות-סדקים בקיר כתוצאה מעייפות תרמית בשירות קיטור לסירוגין? של תדירות מחזור תרמי וטמפרטורת שיא נדן 1.316 טמפרטורת נדן שיא. לפתח באמצעות-סדקי קיר עקב עייפות תרמית בשירות קיטור לסירוגין?

עבור מהנדסי מפעלים, לתנורי טבילה חשמליים בשירות קיטור לסירוגין, כגון תאי עיקור, מערכות הזרקת קיטור, ואוטוקלאבים, יש סיכון עייפות תרמית במיוחד בשל השילוב של שינויי טמפרטורה מהירים ועובי דופן דק. בניגוד למעטפות עבות-בקירות שבסופו של דבר מפתחות סדקים על פני השטח, מעטפת 1.0 מ"מ 316 יכולה להתפתח דרך-סדקי קיר בחלק קטן מהמחזורים בגלל המרחק הקטן להתפשטות הסדקים. מה שקובע הוא לא הטמפרטורה עצמה, אלא הקשר בין תדירות המחזורים, טמפרטורת שיא וקצב החימום. עבודה זו קובעת את השילוב של תדירות מחזור תרמי וטמפרטורת מעטפת מקסימלית שבה מעטפת 1.0 מ"מ 316 מפתחת סדקים דרך הקיר ב-1000 מחזורים-תוחלת חיי השירות הרגילה עבור יישומי קיטור רבים לסירוגין.

עייפות תרמית סדקים גרעין וצמיחה במעטפות דקיקות-דפנות
לדוגמה, חימום מהיר של מעטפת 316 לטמפרטורת קיטור מהסביבה מוביל לכך שהמשטח החיצוני מתרחב יותר מהמשטח הפנימי וכך גורם למתח מתיחה בקיר הפנימי. בקירור מהיר המתח מתהפך. עבור הפרש טמפרטורה גדול מהמגבלה האלסטית של החומר, כל מחזור מביא לעלייה במתח פלסטי במשטח הפנימי. הפרש הטמפרטורות הקריטי על פני הקיר ליצירת קיר של 1.0 מ"מ הוא כ-150 מעלות. בשירות -קיטור, עם מקדם העברת חום של 5,000 עד 10,000 W/m2K, הפרש הטמפרטורה על פני קיר של 1.0 מ"מ במחזור של 20 מעלות עד 150 מעלות הוא רק 5 עד 10 מעלות, הרבה מתחת לסף התפוקה. אבל עם ייבוש-או בשירות קיטור מחומם, מקדם העברת החום יורד באופן דרסטי ושיפוע הטמפרטורה עולה. עבור קיר של 1.0 מ"מ, הפרש הטמפרטורות יכול להיות 50-80 מעלות בטמפרטורות השיא של מעטפת העולה על 300 מעלות באוויר או קיטור באיכות נמוכה, עדיין מתחת לגבול ה-150 מעלות. הסכנה האמיתית עם קירות 1.0 מ"מ אינה מחימום אחיד אלא מכתמים חמים מקומיים ממשקעי אבנית, צללי זרימה או צפיפות וואט לא שווה. הנקודה החמה המקומית בקוטר של 5-10 מ"מ יכולה לגרום להפרש טמפרטורה של 200-300 מעלות דרך הקיר ותחילת סדקים מהירה.

ספים קריטיים לסדיקה דרך-קיר במעטפת של 1.0 מ"מ
בדיקת עייפות תרמית מבוקרת של דגימות מעטפת 1.0 מ"מ 316 עם נקודות חמות מושרות (הדמיית משקעי אבנית) שימשה לקביעת ספירות המחזור הספציפיות עד ל-פיצוח קיר בטמפרטורות שיא ותדרי מחזור שונים.

הבדל טמפרטורת מעטפת מקסימלי לכל מחזור מחזורי תחילת סדק מחזורי תחילת סדק לדרך
200 מעלות 170 מעלות (30 מעלות - 200 מעלות) 8,000 – 12,000 10,000 – 15,000 ניתן להשגה מתחת ל-1,000 מחזורים
250 מעלות 220 מעלות (30 מעלות –250 מעלות)3,000 – 5,000 4,000 – 7,000 לא אפשרי < 1,000 מחזורים
300 מעלות 270 מעלות (30 מעלות עד 300 מעלות) 1,200 – 2,000 1,500 – 2,500 לא אפשרי מתחת ל-1,000 מחזורים
350 מעלות 320 מעלות (30 מעלות עד 350 מעלות) 500 – 800 700 – 1,200 50 – 100 מעלות/שנייה 400 מעלות 370 מעלות (30 מעלות עד 400 מעלות) 200 – 400 300 – 600 30 – 40 מעלות עד 503 מעלות (50 מעלות / ec מעלות ) 80 – 150 120 – 250 15 – 30 מעלות/שניה 500 מעלות 470 מעלות (30 מעלות עד 500 מעלות ) 30 – 60 50 – 100 8 – 15 מעלות/שניה
עבור יישום קיטור נקי ב-150 מעלות, עייפות תרמית אינה בעיה עבור נדן 1.0 מ"מ 316 ללא קשר לתדירות המחזורים. הפרש הטמפרטורה על פני הקיר אינו מספיק כדי לייצר מתח פלסטי. הסיכון הוא משמעותי בטמפרטורות שיא של מעל 350 מעלות אופייניות למצבי קיטור מחוממים או ייבוש-. עם קצב של 20 מעלות לשנייה, מחמם שמתייבש ומגיע ל-450 מעלות יכול לייצר דרך{10}}סדקים בקיר תוך 200 מחזורים קצרים.

מעטפת הפעלה בטוחה 1.0 מ"מ בשירות קיטור לסירוגין.
נעשה שימוש בקריטריון של 5,000 מחזורים ללא פיצוח-בקיר, שווה ערך לחיי שירות רגילים של 5 עד 10 שנים עבור פעולת רכיבה יומית. מעטפת ההפעלה הבטוחה עבור מעטפת 1.0 מ"מ 316 בשירות קיטור לסירוגין מוגדרת בטבלה הבאה.

טמפרטורת נדן שיא קצב חימום בטוח מרבי (מעלה/שנייה) מחזורי בטיחות מקסימליים ליום מחזורים צפויים לעבור-סדק קיר בתנאים בטוחים פעולה מומלצת מעל הגבולות עד 200 מעלות כל כל מעל 10,000 316 מקובל 200 – 250 מעלות/מעלה {00} מעלות/50} 12,000 מקובל 250 – 300 מעלות 30 מעלות/שניה 5 6,000 – 10,000 צג לשינוי קנה מידה 300 – 350 מעלות 15 מעלות/שנייה 2 5,000 – 8,000 הפחתת קצב החימום או שדרוג 4000 מעלות / 8 מעלות/שדרוג 1 4,000 – 6,000 316 שולי; שקול את Incoloy 400 – 450 מעלות 4 מעלות/שנייה 0.5 3,000 – 5,000 שדרוג ל- Incoloy 800H מעל 450 מעלות לא מומלץ לא מומלץ פחות מ-3,000 השתמש בסגסוגת בסיס ניקל
עבור אוטוקלאב עיקור הפועל מקיטור סביבה עד 140 מעלות פעמיים בשעה (16 מחזורים ליום), טמפרטורת המעטפת המרבית היא הרבה מתחת ל-200 מעלות ועייפות תרמית אינה מהווה בעיה ללא קשר לקצב החימום. מעטפת 1.0 מ"מ היא המינימום עבור מחמם-על המחמם קיטור ל-400 מעלות עם 4 מחזורים ליום וקצב חימום של 10 מעלות / שניות. הורדת קצב החימום ל-5 מעלות לשנייה, או מעבר לעובי דופן של 1.6 מ"מ יחזירו חיי עייפות סבירים.

שינויים בעיצוב למניעת עייפות תרמית של נדן-דק
שלושה שינויי עיצוב יכולים למנוע באמצעות-סדקים בקיר כאשר מעטפת בעובי 316 1.0-מ"מ- חייבת לפעול מעל 350 מעלות בטמפרטורות שיא בשימוש לסירוגין. הראשון הוא להאט את קצב החימום על ידי שימוש בבקר פרופורציונלי ולא בתרמוסטט מופעל-. שיפוע הטמפרטורה מופחת בכ-60% כאשר קצב הרמפה מופחת מ-20 מעלות/שניה ל-5 מעלות/שניה וחיי העייפות גדלים ביחס של 3-5. השינוי השני הוא למנוע-מצבי ייבוש במעטפת. נעילה עם בקרת החימום מפסיקה את פעולתו אם איכות הקיטור יורדת מתחת ל-95% (חיישן מפלס). השינוי השלישי הוא צורך במשטח נדן עם זריקה או מאמץ מופחת. חישול זריקות או חישול לאחר חישול גורמים ללחץ שיורי דחיסה שיכול לעכב את התחלת השבר בפקטור של 2 עד 3 על ידי מניעת מתחי המתיחה הגורמים להתפשטות הסדקים . 1.0 מעטפת מ"מ 316 מספקת עמידות מעולה לעייפות תרמית עבור רוב יישומי קיטור לסירוגין מתחת לטמפרטורה של 300 מעלות. אם הטמפרטורה היא מעל 350 מעלות, על המהנדסים להגדיל את עובי הדופן ל-1.6-2.0 מ"מ או לשדרג ל-Incoloy 800H. ההבדל בעלויות קטן בהשוואה לסיכון לכשל בלתי צפוי הקשור לסדקים במערכת קיטור בלחץ. ציין תמיד את טמפרטורת השיא המשוערת, קצב החימום ותדירות המחזורים בעת ציון מחממים לשירות קיטור לסירוגין. היצרן אינו מציע הנחיות הנדסיות יסודיות כאשר הוא ממליץ על 1.0 מ"מ 316 עבור קיטור מחומם-על של 400 מעלות מבלי להתייחס למגבלות העייפות התרמית. סדק 1.0 מ"מ דרך הקיר מתפתח עם אזהרה מינימלית ברגע שמקורו, הוא מתפשט דרך הקיר הנותר בחלק קטן ממחזורי ההתחלה. המפרט הנכון הוא רפואה מונעת הרבה יותר טובה מאשר בדיקה או חיזוי.