Kaip titano apvalkalo šildytuvo vamzdžio ovalumas (0,5 % palyginti su . 2 %) po lenkimo paveikia vietinį šilumos srauto pasiskirstymą ir terminio nuovargio įtrūkimų lenkimo viršūnėje inkubacijos laiką?

Vamzdžio ovalumas po lenkimo (skirtumas nuo visiškai apskrito skerspjūvio) koncentruoja šilumos srautą lenkimo viršūnėje. Didesnis ovalumas (2% vs 0,5%) padidina vietinį šilumos srautą 10-25%. Taip yra dėl sumažėjusio išorinio spindulio sienelės storio. Padidėjęs šilumos srautas padidina vietinę temperatūrą 10–25 laipsniais, todėl pagreitėja terminio nuovargio įtrūkimai. Daugeliu atvejų 0,5% ovalumas yra priimtinas, o 2% ovalumas sumažina terminio nuovargio įtrūkimų inkubacijos trukmę 50–70%. Labiausiai pažeidžiama vieta yra lenkimo viršūnė, kuri turi didžiausią ovalumą ir didžiausią liekamąjį lenkimo įtempį.

Kaip ovalumas skatina šilumos srauto fokusavimą?

Kai sulenkiate vamzdį, išorinis spindulys (extrados) tampa plonesnis (sienelės storis), o vidinis spindulys (intrados) tampa storesnis (sienelės storis). Vietinį sienelės storį lenkimo viršūnėje galima nustatyti pagal t_apex=t_nominal × (1 - 0.5 × ovalumas). Minimalus sienelės storis viršūnėje yra 1,38–1,41 mm, jei tariamai 1,5 mm siena su 2 % ovalumu. Vietinis šilumos srautas yra atvirkščiai proporcingas sienelės storiui: qapex / qnominal=tnominal / tapex . Vietinis temperatūros kilimas yra ΔT_apex=q_apex t_apex / k . Sumažėjusio storio ir didesnio srauto superpozicija lemia karštą vietą kreivės viršūnėje.

Šilumos srautas, temperatūros kilimas ir kiekybinis ovalumas

Šie ryšiai buvo nustatyti 20 mm OD vamzdžiui su vardine 1,5 mm sienele ir 5D lenkimo spinduliu, kai vardinis šilumos srautas yra 20 W/cm2. Esant idealiam vamzdžiui (0% ovalumas) minimali sienelė lenkimo viršūnėje yra 1,50 mm, vietinis šilumos srauto padidėjimas yra 0%, o temperatūros padidėjimas tiesiosios atkarpos lenkimo viršūnėje yra 0 laipsnių. Minimali sienelė esant 0,5 % ovalumui yra 1,47-1,49 mm Šilumos srauto padidėjimas 2-5 %, o temperatūros padidėjimas 2-5 C. Ovalumas 1,0 %, minimalus sienelės dydis 1,44-1,47 mm, padidėjimas 5-10 %, temperatūros kilimas 5-10 laipsnių. Jei ovalumas yra 1,5%, minimalus sienos dydis yra 1,41-1,44 mm, padidėjimas - 10-15%, temperatūros padidėjimas - 10-15 C. Esant 2,0% ovalumui, minimalus sienos dydis yra 1,38-1,41 mm Padidėjimas yra 15-25% Temperatūros kilimas yra 15-25 laipsniai. pakyla 25-40%, o temperatūra pakyla 25-40C.

Terminio nuovargio inkubacinis laikas kaip ovalumo funkcija

Cikliniai bandymai su temperatūros svyravimu nuo 100 laipsnių (50 laipsnių iki 150 laipsnių) per 10 000 ciklų davė šiuos plyšio pradžios ciklus 2 laipsnio titano . 0.5% Ovalumas 8 000–12 000 ciklų iki įtrūkimo inicijavimo ciklų sumažinimo laikas 0, o atsparumo lygis. gyvenimas esant 1,0% ovalumui yra 5000-8000. Sumažėjimas yra 30-40%. Esant 1,5% ovalumui, ciklai yra 3000-5000, sumažėja 50-60%. Esant 2,0% ovalumui ciklai 2000-3500 ir sumažėja 65-70%. Ciklai: nuo 1000 iki 2000 @ 3,0% ovalumas. Sumažėjimas: nuo 80 iki 85%.

Ovalumo kontrolės ir lenkimo metodo vadovas

Pridedamoje lentelėje nurodytas didžiausias leistinas titano apvalkalo šildytuvų ovalumas numatomiems šiluminiams ciklams ir reikalinga lenkimo technika.

Numatomi šiluminiai ciklai per eksploatavimo laiką Didžiausias leistinas ovalumas (%) Rekomenduojamas lenkimo metodas Numatyti ciklai iki įtrūkimo pradžios<1,000 (low cycle) 2.0 Compression bending >1,000 1,000-5,000 (moderate cycle) 1.5 Mandrel bending 3,000-5,000 5,000-20,000 (high cycle) 1.0 Mandrel + internal support 5,000-8,000 20,000-50,000 (very high cycle) 0.5 Rotary draw bending 8,000-12,000 >50 000 (ekstremalus ciklas)<0.5 Rotary draw + mandrel >12,000
Inžinerija be ovalumo kontrolės

Titano klasė turi įtakos atsparumui šiluminiam nuovargiui. 7 laipsnis yra panašiai jautrus ovalumui, tačiau turi didesnį būdingą nuovargio stiprumą, todėl ciklas iki lūžio pradžios padidėja 20–30%, kai toks pat ovalumas. 12 klasė: vidutinis tobulėjimas. Sienelės storis turi įtakos vardiniam temperatūros padidėjimui. Didesnė bazinė ΔT yra storesnei sienai (2,0 mm), tačiau proporcingas padidėjimas dėl ovalumo yra mažesnis. Lenkimo spindulys taip pat turi įtakos ovalumui. Platus lenkimo spindulys (10D) turės mažesnį ovalumą nei griežtas lenkimas (3D). Įtempių mažinimo atkaitinimas po lenkimo 540 laipsnių kampu 30 min. sumažina liekamąjį įtempį, bet nepataiso ovalumo.

Nurodykite su pasitikėjimu

A titanium sheath heater having a bent section is subjected to more than 5,000 thermal cycles and the maximum ovality is specified at 1.0%. Requires mandrel bending with internal support to attain this ovality. Optical comparator or a set of callipers to measure ovality at the bend apex at four angles. Spec 0.5% ovality and rotating draw bending for high cycle applications (>20 000 ciklų). Sumažinkite šilumos srautą 20 % esamiems šildytuvams, kurių ovalumas didesnis nei 1,5 %, kad atsižvelgtumėte į karštąją vietą, arba pastatykite šilumos skirstytuvą. Inžinierius kontroliuoja, kad ovalumas būtų mažesnis nei 1,0%, kad šilumos srautas pasiskirstytų tolygiai ir pailgėtų terminio nuovargio trukmė lenkimo viršūnėje.