Gamyklos inžinieriams, atsakingiems už elektrinius panardinamuosius šildytuvus su pertrūkiais garais,{0}}pvz., sterilizavimo kameras, garų įpurškimo sistemas ir autoklavus-greitų temperatūros pokyčių ir plonų sienelių storio derinys kelia specifinę terminio nuovargio riziką. Skirtingai nuo storų -sienių apvalkalų, kurių paviršiaus įtrūkimai susidaro palaipsniui, 1,0 mm 316 apvalkalas gali susidaryti per -sienelės įtrūkimus per dalį ciklų, nes plyšio plitimo atstumas yra minimalus. Kritinis veiksnys yra ne tik temperatūra, bet ciklo dažnio, didžiausios temperatūros ir šildymo greičio sąveika. Šiame straipsnyje nurodomas tikslus šiluminio ciklo dažnio ir didžiausios apvalkalo temperatūros derinys, kai 1,0 mm 316 apvalkalas susidaro per -sienos įtrūkimus per 1 000 ciklų-, būdingas daugeliui su pertrūkiais susijusių garų naudojimo.
Terminio nuovargio įtrūkimų atsiradimas ir plitimas plonasieniuose apvalkaluose
Kai 316 apvalkalas greitai pašildomas nuo aplinkos iki garo temperatūros (paprastai 130–160 laipsnių), išorinis paviršius išsiplečia labiau nei vidinis, o vidinė sienelė sukuria tempimo įtempį. Greito aušinimo metu įtampa pasikeičia. Kiekvienas ciklas sukuria plastinės deformacijos prieaugį vidiniame paviršiuje, jei temperatūros gradientas viršija medžiagos elastingumo ribą. 1,0 mm sienai kritinis temperatūrų skirtumas visoje sienoje yra maždaug 150 laipsnių. Naudojant garą, kai šilumos perdavimo koeficientas yra 5 000–10 000 W/m²·K, temperatūrų skirtumas 1,0 mm sienoje per 20–150 laipsnių ciklą yra tik 5–10 laipsnių -gerokai mažesnis už išeigos slenkstį. Tačiau išdžiūvimo ar perkaitinto garo sąlygomis šilumos perdavimo koeficientas smarkiai sumažėja, o temperatūros gradientas didėja. Esant didžiausiai apvalkalo temperatūrai, viršijančiai 300 laipsnių ore arba žemos kokybės garuose, temperatūrų skirtumas 1,0 mm sienelėje gali siekti 50–80 laipsnių, vis dar žemiau 150 laipsnių slenksčio. Tikroji rizika 1,0 mm sienoms kyla ne dėl vienodo šildymo, o dėl vietinių karštų taškų, kuriuos sukelia nuosėdų nuosėdos, srauto šešėliai ar netolygus vatų tankis. Lokalizuota 5–10 mm skersmens karštoji vieta gali sukurti 200–300 laipsnių temperatūrų skirtumą visoje sienoje, sukeldama greitą įtrūkimų atsiradimą.
Kritinės sienos įtrūkimo{0}}1,0 milimetro apvalkale slenksčiai
Kontroliuojamas šiluminio nuovargio bandymas su 1,0 mm 316 apvalkalo mėginiais su indukuotomis karštosiomis dėmėmis (imituoja nuosėdų nuosėdas) nustato konkretų ciklo skaičių iki sienelės įtrūkimų esant įvairioms smailėms temperatūroms ir ciklo dažniams.
| Maksimali apvalkalo temperatūra | Temperatūros svyravimai per ciklą | Ciklai įtrūkimo inicijavimui | Pereina iki{0}}sienos įtrūkimo (1,0 mm) | Šildymo greitis iki sienos įtrūkimo{0}}per 1 000 ciklų |
|---|---|---|---|---|
| 200 laipsnių | 170 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 200 laipsnių) | 8,000 – 12,000 | 10,000 – 15,000 | Nepasiekiamas mažiau nei 1000 ciklų |
| 250 laipsnių | 220 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 250 laipsnių) | 3,000 – 5,000 | 4,000 – 7,000 | Nepasiekiamas mažiau nei 1000 ciklų |
| 300 laipsnių | 270 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 300 laipsnių) | 1,200 – 2,000 | 1,500 – 2,500 | Nepasiekiamas mažiau nei 1000 ciklų |
| 350 laipsnių | 320 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 350 laipsnių) | 500 – 800 | 700 – 1,200 | 50 – 100 laipsnių /sek |
| 400 laipsnių | 370 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 400 laipsnių) | 200 – 400 | 300 – 600 | 30 – 50 laipsnių /sek |
| 450 laipsnių | 420 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 450 laipsnių) | 80 – 150 | 120 – 250 | 15 – 30 laipsnių /sek |
| 500 laipsnių | 470 laipsnių (nuo 30 laipsnių iki 500 laipsnių) | 30 – 60 | 50 – 100 | 8 – 15 laipsnių /sek |
Naudojant 1,0 mm 316 apvalkalą švariais garais 150 laipsnių temperatūroje, šiluminis nuovargis nekelia susirūpinimo, nepaisant ciklo dažnio. Temperatūros skirtumas visoje sienoje yra per mažas, kad sukeltų plastiko įtempimą. Esant didžiausiai temperatūrai, viršijančiai 350 laipsnių, -tai būdinga perkaitintiems garams ar-išsausėjimo sąlygoms-, rizika tampa didelė. Šildytuvas, kuris išdžiūsta-ir pasiekia 450 laipsnių, kai įkaista 20 laipsnių per sekundę, gali susidaryti per-sienos įtrūkimus vos per 200 ciklų.
Saugaus veikimo vokas 1,0 milimetro apvalkalui naudojant pertraukiamą garo paslaugą
Toliau pateiktoje lentelėje apibrėžiamas saugus 1,0 mm 316 apvalkalo eksploatavimo laikotarpis, kai naudojamas su pertrūkiais garais, remiantis bent 5 000 ciklų be -sienos įtrūkimų- įprastos 5–10 metų eksploatavimo trukmės kasdieniam važiavimui dviračiu.
| Maksimali apvalkalo temperatūra | Maksimalus saugus šildymo greitis (laipsniai / sek.) | Didžiausias saugus ciklas per dieną | Numatomas ciklas, per kurį-įtrūks siena saugiomis sąlygomis | Rekomenduojamas veiksmas, viršijantis ribas |
|---|---|---|---|---|
| Iki 200 laipsnių | Bet koks | Bet koks | Virš 10 000 | 316 priimtina |
| 200-250 laipsnių | 50 laipsnių / s | 10 | 8,000 – 12,000 | Priimtina |
| 250-300 laipsnių | 30 laipsnių/sek | 5 | 6,000 – 10,000 | Monitorius mastelio keitimui |
| 300-350 laipsnių | 15 laipsnių / s | 2 | 5,000 – 8,000 | Sumažinkite šildymo greitį arba atnaujinkite |
| 350-400 laipsnių | 8 laipsniai per sek | 1 | 4,000 – 6,000 | 316 kraštinis; apsvarstykite Incoloy |
| 400-450 laipsnių | 4 laipsniai/sek | 0.5 | 3,000 – 5,000 | Atnaujinkite į Incoloy 800H |
| Virš 450 laipsnių | Nerekomenduojama | Nerekomenduojama | Mažiau nei 3000 | Naudokite nikelio{0}}lydinį |
Sterilizavimo autoklave, kuris du kartus per valandą veikia nuo aplinkos iki 140 laipsnių garų (16 ciklų per dieną), maksimali apvalkalo temperatūra yra gerokai žemesnė nei 200 laipsnių, o terminis nuovargis nekelia susirūpinimo, nepaisant šildymo greičio. Perkaitintuvui, kuris pakelia garą iki 400 laipsnių su 4 ciklais per dieną ir kaitinimo greičiu 10 laipsnių per sekundę, 1,0 mm apvalkalas yra nereikšmingas. Sumažinus šildymo greitį iki 5 laipsnių per sekundę arba padidinus sienelių storį iki 1,6 mm, būtų atkurtas priimtinas nuovargio tarnavimo laikas.
Dizaino modifikacijos, skirtos išvengti terminio nuovargio plonose{0}}sienose
Kai 1,0 mm 316 apvalkalas turi veikti esant aukštesnei nei 350 laipsnių temperatūrai su pertrūkiais, trys konstrukcijos modifikacijos gali užkirsti kelią per-sienos įtrūkimams. Pirmasis yra sumažinti šildymo greitį naudojant proporcingą valdiklį, o ne įjungtą{5}}termostatą. 5 laipsnių per sekundę greitis, o ne 20 laipsnių per sekundę, sumažina šiluminį gradientą maždaug 60 %, o nuovargio tarnavimo laikas pailgėja 3–5 kartus. Antrasis modifikavimas – užtikrinti, kad apvalkalas niekada neišdžiūtų. Lygio jutiklis, sujungtas su šildytuvo valdikliu, neleidžia veikti, kai garų kokybė nukrenta žemiau 95%. Trečiasis modifikavimas – nurodyti aptrauktą-arba įtemptą{17}}apvalkalo paviršių. Liekamieji gniuždymo įtempiai, atsirandantys dėl šratinio atkaitinimo ar po{19}}atkaitinimo, gali sulėtinti įtrūkimų atsiradimą 2–3 kartus, nes priešinasi tempimo įtempiams, skatinantiems įtrūkimų augimą. Daugeliui su pertrūkiais susijusių garų naudojimo, kai temperatūra žemesnė nei 300 laipsnių, 1,0 mm 316 apvalkalas užtikrina puikų atsparumą šiluminiam nuovargiui. Virš 350 laipsnių inžinieriai turėtų padidinti sienelės storį iki 1,6–2,0 mm arba atnaujinti į Incoloy 800H. Sąnaudų skirtumas yra nedidelis, palyginti su suslėgtoje garų sistemoje staigaus įtrūkimo{32}}sugedimo rizika. Nurodydami šildytuvus su pertrūkiais garais, visada nurodykite numatomą maksimalią apvalkalo temperatūrą, šildymo greitį ir ciklo dažnį. Gamintojas, kuris rekomenduoja 1,0 mm 316 400 laipsnių perkaitintam garui, neaptardamas terminio nuovargio ribų, nepateikia išsamių inžinerinių nurodymų. Per-1,0 mm apvalkalo sienelės įtrūkimas įvyksta mažai perspėjant,{41}}kai tik prasideda įtrūkimas, jis plinta per likusią sienelę per nedidelę inicijavimo ciklų dalį. Prevencija taikant tinkamą specifikaciją yra daug veiksmingesnė nei patikrinimas ar numatymas.
