Znanost o materijalima: Usklađivanje plašta grijača uloška s okolišem

Kada je riječ o patronskim grijačima, specifikacije su često samo nekoliko električnih parametara i parametara veličine: napon, snaga u vatima, promjer i duljina. Oni su važni, ali metalurški sastav vanjskog omotača često je najvažniji čimbenik dugoročne-sigurnosti i pouzdanosti. Velika je pogreška razmišljati o ovojnici kao o općenitom, praznom spremniku. Plašt je glavna stvar koja štiti oštro procesno okruženje izvana od prodora u teško unutarnje okruženje električnih elemenata visoke-temperature. Odabir pogrešnog materijala plašta za posao će gotovo uvijek dovesti do neuspjeha; jedine stvari koje se mogu promijeniti su kako i kada se to dogodi.

Standard: Austenitni nehrđajući čelici


Za većinu industrijskih namjena koje zahtijevaju čisto, suho zagrijavanje metala, uključujući njihovo umetanje u čelične kalupe, aluminijske ploče ili mjedene matrice, austenitni nehrđajući čelici kao što je tip 304 (AISI 304) ili njegov stabilizirani pandan tip 321 najbolja su i najjeftinija opcija. Ove legure imaju snažnu, -samozacjeljujuću prevlaku krom oksida (Cr₂O₃) na svojoj površini koja ih štiti od opće oksidacije (nastajanja kamenca) na temperaturama do oko 700 stupnjeva (1290 stupnjeva F). Tip 321, koji ima dodan titan, bolji je u otpornosti na senzibilizaciju i interkristalnu koroziju u temperaturnom rasponu od 425-870 stupnjeva (800-1600 stupnjeva F). Ovo je važno za grijače koji prolaze kroz mnogo toplinskih ciklusa. Zbog toga ga mnogi ljudi biraju za toplinske primjene koje su otporne, ali nisu korozivne.

Problem: okoline koje su korozivne i prljave

Kada se procesu dodaju korozivna sredstva, radni krajolik se uvelike mijenja. Problem je samo visoka vlažnost jer bi mogla uzrokovati kondenzaciju. Ali prisutnost klorida, koji su široko rasprostranjeni u obalnim atmosferama, nekim procesnim kemijama ili sredstvima za čišćenje, ozbiljna je prijetnja tipičnom nehrđajućem čeliku serije 300-. Vrlo je vjerojatno da će ovi materijali dobiti korozijsko pucanje uslijed naprezanja kloridom (Cl-SCC) kada su kloridni ioni, vlaga i vlačno naprezanje (koje je uvijek prisutno u odgovarajućem grijaču) prisutni u isto vrijeme. Ovaj stil kvara može omogućiti da se omotač iznenada i lako slomi, bez puno stanjivanja stijenke, što može dovesti do katastrofalnog i često smrtonosnog kvara.

Na ovakvim mjestima potrebno je nadograditi na superleguru nikla-kroma-željeza. Incoloy 800/800H ili Incoloy 840 primjeri su materijala koji su napravljeni za rješavanje ovakvih problema. Ove legure imaju puno više nikla (obično 30-35% ili više), što ih čini puno otpornijima na korozijsko pucanje uzrokovano kloridom. Također, zadržavaju stabilniju i zaštitniju oksidnu ljestvicu na visokim temperaturama, što ih čini boljim u otpornosti na oksidaciju, karburizaciju i sulfidaciju u kompliciranim atmosferama. Kada radite s kaustičnim otopinama, kao u kemijskoj obradi ili nekim postupcima galvanizacije, te legure na bazi nikla-općenito su jedina opcija koja će brzo zaustaviti alkalni napad.

Potreba za korištenjem visokog-napona

U-visokonaponskim sustavima, kao što su patronski grijači od 700 V, učinci kvara plašta su još gori. U ovom slučaju, posao omotača kao električnog izolatora jednako je važan kao i njegov zadatak kao barijere protiv korozije. Propuštanje od rupičaste korozije ili pukotine od naprezanja propušta vlagu i skraćuje unutarnji element. Omogućuje izravan put niskog-otpora za cijeli linijski napon (700 V ili više) za napajanje okolnih alata, procesne tekućine ili okvira stroja. Ovo je vrlo opasan rizik od električnog udara za radnike, može uništiti osjetljivu upravljačku elektroniku i izazvati požar u hlapljivim procesnim kemikalijama. Integritet plašta ne odnosi se samo na to koliko dugo traje za-visokonaponske grijače; to je također glavni sigurnosni kriterij koji zahtijeva upotrebu najjačih metala koji su{10}}najotporniji na koroziju.

Premazi i površinski inženjering specijalizirane su namjene.

Specijalizirani površinski tretmani mogu se dodati osnovnoj leguri kako bi se zadovoljile specifične potrebe procesa. U preradi hrane, farmaceutskih proizvoda ili polimera (kao što je PTFE), prianjanje proizvoda, kontaminacija i lakoća čišćenja su najvažnije stvari. U određenim situacijama normalni metalni omotač, čak i ako ne hrđa, možda nije najbolji izbor. Plašt patronskog grijača možete učiniti ne-ljepljivim, inertnim i lakim za čišćenje stavljanjem PTFE (Teflon®) premaza za -kvalitet hrane, -sukladnog FDA-u ili sofisticiranog nano-keramičkog premaza. Ovi premazi sprječavaju nakupljanje karboniziranog materijala, štede vrijeme održavanja i osiguravaju čistoću proizvoda. Oni su mješavina metalurgije i znanosti o materijalima koja pomaže u rješavanju određenih poteškoća u sučelju.

Zaključak: Odabir prediktivne izvedbe unaprijed

Posljednji korak u provjeri je li grijač dovoljno jak je pogledati vodič za otpornost na koroziju ili razgovarati sa stručnjakom za materijale kako biste usporedili alternative legure plašta s točnim kemijskim, temperaturnim i ambijentalnim uvjetima posla. Ovo maleno, proaktivno ulaganje u znanost o materijalima uvelike se isplati pretvaranjem grijača uloška iz predvidljivog potrošnog materijala u pouzdan, ugrađen-dio procesa. Pravi omotač osigurava da se toplinska energija uvijek šalje na radni komad, a sam grijač ostaje jaka i sigurna posuda koja može podnijeti okolinu za koju je napravljena.