Када се електрична цев за грејање од титанијума користи за загревање купке са силиконским уљем која се разградила у мрављу киселину (нивои трагова), како дебљина зида утиче на време до првог удубљења које детектује акустична емисија?

Основни{0}}уступак дизајна грејача од титанијума за деградирано силиконско уље
Купке са силиконским уљем се често користе за апликације на високим температурама (150-200 степени) због своје термичке отпорности. Међутим, дуготрајан-рад на високој температури у присуству кисеоника или влаге доводи до стварања продуката разградње силиконског уља у траговима мравље киселине (ХЦООХ) и других силоксана мале молекуларне тежине. Мравља киселина напада титанијум , посебно на високим температурама , што доводи до рупичења . Питинг је стохастичан-почиње на насумичних места на површини омотача-и може се посматрати помоћу сензора акустичне емисије (АЕ) који хватају ултразвучне вибрације настале када се јама формира и шири. Дебљина зида утиче на време до прве јаме (време индукције) јер одређује температуру површине и стање напона на пасивном слоју. Иницијацију јаме убрзавају дебљи зидови који су топлији и који такође пригушују акустичне емисије, одлажући детекцију. Веза између дебљине зида, времена до прве јаме и детекције акустичне емисије је квантификована у овом истраживању.

Утицај механизма удубљења мравље киселине на механички интегритет
На 180 степени мале количине (10–100 ппм) мравље киселине у силицијумском уљу оштећују титанијум механизмом удубљења. Реакција се наставља: ​​Ти + 4ХЦООХ → Ти(ХЦОО) 4 + 2Х 2 Титанијум формат је растворљив у уљу и стога се не формира заштитни слој. Удубљење се покреће на местима минималне дебљине пасивног филма или на подручјима загађивача. Време индукције (време до прве јаме) прати Аррхениус везу са температуром површине: т инд=А к екп (Е а /РТ). За повећање температуре површине од 10 о Ц време индукције се смањује за око 50%.

При истој густини снаге, дебљи титанијумски зид (2,0 мм према 1,0 мм) има вишу температуру на спољној површини (за 2–4 степена) због електричног отпора. Ова мала варијација температуре смањује време индукције за 10-20%. 1.0 мм зида на 180 степени; температура површине ~187 степени, време индукције ~800 сати. 2.0 мм зид: површинска темп. ≈ 190 степени, време индукције ≈ 650 сати. Дебљи зид раније јаме.

Утицај на термичке перформансе: Пригушење сигнала акустичне емисије
Нуклеација јаме производи сигнале акустичне емисије који су високофреквентни таласи стреса (100 кХз-1 МХз). Ови таласи су ослабљени до тренутка када стигну до АЕ сензора (постављеног на хладном крају или на зиду резервоара) кроз зид од титанијума. Коефицијент слабљења за титанијум је око 5 дБ/мм на 500 кХз. Зид од 1,0 мм смањује јачину сигнала за 5 дБ. Зид од 2,0 мм смањује јачину сигнала за 10 дБ. За сваких 6 дБ слабљења амплитуда сигнала на сензору је преполовљена. Дакле, АЕ сигнал из јаме на зиду од 2,0 мм је 3-5 пута мањи него на зиду од 1,0 мм и теже га је детектовати. Јама је можда постала прилично велика до тренутка када је сигнал могао бити откривен.

Синтеза компромиса: Дебљина зида и детекција АЕ
Дебљина зида (мм) Температура површине (степени) Време до прве јаме (сати) Слабљење АЕ сигнала (дБ) Релативна АЕ амплитуда време до детективног АЕ (сати) 0,8 мм 186 степени 850 сати 4 дБ 1,6× основна линија 850 сати
1,0 мм 187 степени 800 х 5 дБ 1,0к основна линија 800 х
1,2 мм 188 степени 750 сати 6 дБ 0,8× 800 сати (детекција одложена)
1,5 мм 189 степени 700 сати 7,5 дБ 0,6× 800 сати (рупице расту пре детекције)
2,0 мм 190 степени 650 сати 10 дБ 0,3× 900 сати (детекција након значајног раста)
Дебљи зид смањује време индукције (рупе се појављују раније) и слаби АЕ сигнале (детекција је одложена). Ова комбинација значи да рупице на зиду од 2,0 мм могу достићи дубину од 50-100 µм пре него што буду идентификоване, док се рупице на зиду од 1,0 мм препознају на дубини од 10-20 µм.

Инжењеринг иза зида: постављање АЕ сензора и управљање течношћу
Слабљење се може превазићи преко локације АЕ сензора. Већина слабљења на зиду се елиминише монтирањем сензора директно на титанијумски омотач на врућем крају (користећи високотемпературни таласовод или магнетну стезаљку). Дебљина зида има мали утицај на уочљивост при директном фиксирању. Што је још важније, спречавање пропадања силиконског уља повећава време индукције без обзира на дебљину зида. Додавање антиоксиданса (нпр.. 0.1% фенотиазина) силиконском уљу смањује стварање мравље киселине 10-20Кс и повећава време индукције на 8,000+ сати. Стабилизовано уље са зидом од 1,5 мм нуди дужи животни век без удубљења од поквареног уља са зидом од 1,0 мм.

Закључак: Танки зид (1,0 мм) је добар за праћење АЕ
In the case of a silicone oil bath heated by a titanium electric heating tube that has deteriorated to trace formic acid, the thinner wall (1.0 mm) shows earlier identification of pitting by acoustic emission and a somewhat longer induction time (800 hours against 650 hours for 2.0 mm). The 1.0 mm wall offers a lower surface temperature (delaying pit commencement) and reduced acoustic attenuation (5 dB versus 10 dB) for detection of tiny pits. The suggested standard for AE monitored heaters is Grade 2 titanium with wall thickness of 1.0-1.2 mm + antioxidant added to the silicone oil for longer induction time. Thicker (>1,5 мм) зидови одлажу детекцију и омогућавају неприметан раст јама. • Наведите процењену стопу деградације уља и положај АЕ сензора када специфицирате грејаче за купке са силиконским уљем са праћењем стања. А тањи зидови су далеко бољи за поуздано АЕ детекцију раног удубљења.