Pri kateri specifični kombinaciji visoko-frekvenčnega termičnega kroženja in mehanskih vibracij 2,0-milimetrski plašč iz nerjavečega jekla 316 kaže slabšo življenjsko dobo zaradi utrujenosti v primerjavi z 1,2-milimetrskim plaščem v industrijskih procesnih grelnikih?
Pustite sporočilo
Za inženirje zanesljivosti električnih potopnih grelnikov, ki se uporabljajo v strojih za brizganje, batnih kompresorjih in sistemih termičnega olja, kombinacija toplotnega cikla z mehanskimi vibracijami ustvarja zapleteno stanje utrujenosti, ki je redko zajeto pri preskušanju v enem načinu. Intuicija nam pove, da mora debelejši ovoj 2,0 mm 316 vedno živeti dlje kot tanjši ovoj debeline 1,2 mm, ki je izpostavljen ciklični obremenitvi. Vendar velja obratno, ko je visokofrekvenčno termično cikliranje kombinirano z zmernimi vibracijami. Debelejša stena vodi do višjih prehodnih toplotnih napetosti, njena večja togost pa neposredno prenaša vibracijske sile na vmesnik MgO, kar pospeši nastanek razpok.
Mehanizem interakcije med toplotno obremenitvijo in vibracijsko utrujenostjo
Utrujenost zaradi toplotnega cikla v ovoju 316 poganja samo temperaturna razlika čez steno. Prehodni gradient je približno 220 °C za 2,0 mm steno med ciklom od 20 °C do 250 °C pri 10 °C na sekundo. Toplotna napetost je približno 350 MPa-, kar je precej nad mejo tečenja 316 pri povišanih temperaturah. Material v vsakem ciklu plastično popusti in kopiči poškodbe. Za steno debeline 1,2 mm enak prehodni pojav daje gradient 130 °C in napetost približno 200 MPa, običajno pod mejo tečenja. Ko se mehanske vibracije prekrijejo, pride do interakcije mehanizmov poškodb. 2,0-milimetrski plašč je že blizu ali nad tečenjem samo zaradi toplotne obremenitve, dodatek celo manjše vibracijske obremenitve pa popelje material globlje v plastično stanje. Vključitev vibracijske obremenitve za 1,2-milimetrski plašč, ki je elastičen samo pod toplotno obremenitvijo, lahko še vedno ohranja material pod mejo tečenja.
