Овалност цеви након савијања-одступање од савршеног кружног попречног-пресека-концентрише топлотни ток на врху савијања. Већа овалност (2% наспрам . 0.5%) повећава локални топлотни ток за 10–25% због смањене дебљине зида на спољашњем радијусу. Већи топлотни ток подиже локалну температуру за 10–25 степени, убрзавајући пуцање услед топлотног замора. Овалност од 0,5% је прихватљива за већину примена, док овалност од 2% смањује време инкубације за пуцање услед термичког замора за 50–70%. Врх савијања је најугроженија локација јер доживљава и највећи овалност и највећи преостали напон од савијања.

Механизам концентрације{0}}индуковане овалношћу топлотног флукса

Када је цев савијена, спољашњи радијус (ектрадос) доживљава стањивање зида, док унутрашњи радијус (интрадос) доживљава задебљање зида. Локална дебљина зида на врху савијања може се израчунати као т_врх=т_номинални × (1 - 0.5 × овалност). За номинални зид од 1,5 мм са овалношћу од 2%, минимална дебљина зида на врху је 1,38–1,41 мм. Локални топлотни ток је обрнуто пропорционалан дебљини зида: к_апек / к_номинал=т_номинал / т_апек. Локални пораст температуре је ΔТ_апек=к_апек × т_апек / к. Комбиновани ефекат смањене дебљине и повећаног флукса ствара врућу тачку на врху савијања.

Квантитативни овал, топлотни ток и пораст температуре

За цев од 20 мм ОД са номиналним зидом од 1,5 мм и 5Д радијусом савијања при номиналном топлотном флуксу од 20 В/цм², успостављени су следећи односи. При овалности од 0% (савршена цев), минимални зид на врху савијања је 1,50 мм, повећање локалног топлотног флукса је 0%, а пораст температуре на врху изнад правог пресека је 0 степени. При овалности од 0,5%, минимални зид је 1,47–1,49 мм, пораст топлотног флукса је 2–5%, а пораст температуре је 2–5 степени. При овалности од 1,0%, минимални зид је 1,44–1,47 мм, пораст је 5–10%, а пораст температуре је 5–10 степени. При овалности од 1,5%, минимални зид је 1,41–1,44 мм, пораст је 10–15%, а пораст температуре је 10–15 степени. При овалности од 2,0%, минимални зид је 1,38–1,41 мм, пораст је 15–25%, а пораст температуре је 15–25 степени. При овалности од 3,0%, минимални зид је 1,32–1,36 мм, пораст је 25–40%, а пораст температуре је 25–40 степени.

Време инкубације топлотног замора као функција овалности

Циклично тестирање са температурним колебањем од 100 степени (50 степени до 150 степени) током 10.000 циклуса утврдило је следеће циклусе за иницирање пуцања за титанијум степена 2. При овалности од 0,5%, циклуси до иницирања пуцања су 8.000–12.000, а смањење времена инкубације у односу на овалност од 0% је основно. При овалности од 1,0%, циклуси су 5.000–8.000, а смањење је 30–40%. При овалности од 1,5%, циклуси су 3.000–5.000, а смањење је 50–60%. При овалности од 2,0%, циклуси су 2.000–3.500, а смањење је 65–70%. При овалности од 3,0%, циклуси су 1.000–2.000, а смањење је 80–85%.

Водич за контролу овалности и методе савијања

Следећа табела даје максималну дозвољену овалност за грејаче са титанијумским омотачем на основу очекиваних термичких циклуса и препоручене методе савијања.

Инжењеринг изван контроле овалности

Класа титанијума утиче на отпорност на топлотни замор. Степен 7 има сличну осетљивост на овалност, али већу снагу унутрашњег замора, повећавајући циклусе до иницирања пукотина за 20–30% за исту овалност. Оцена 12 нуди средње побољшање. Дебљина зида утиче на пораст номиналне температуре; дебљи зид (2,0 мм) има вишу основну линију ΔТ, али је релативно повећање од овалности мање. Радијус савијања такође утиче на овалност; већи радијус савијања (10Д) производи мање овалности од чврстог савијања (3Д). Жарење након{12}}савијања на 540 степени у трајању од 30 минута смањује заостали напон, али не коригује овалност.

Израда информативне спецификације

For a titanium sheath heater with a bent section that will experience more than 5,000 thermal cycles, specify a maximum ovality of 1.0%. Require mandrel bending with internal support to achieve this ovality. Measure ovality at the bend apex using an optical comparator or a set of calipers at four angles. For high-cycle applications (>20.000 циклуса), наведите овалност од 0,5% и савијање ротирајућим потезом. За постојеће грејаче са овалношћу већом од 1,5%, смањите топлотни флукс за 20% да бисте надокнадили врућу тачку или инсталирајте распршивач топлоте. Контролисањем овалности испод 1,0%, инжењер одржава уједначену дистрибуцију топлотног флукса и продужава век топлотног замора на врху савијања.