چگونه یک لوله محافظت از بخاری را انتخاب کنیم؟

انتخاب حق لوله حامل بخاری برای اطمینان از ماندگاری ، کارآیی و ایمنی عناصر گرمایشی بسیار مهم است. این لوله ها به عنوان یک مانع عمل می کنند و از عناصر گرمایشی از محیط های خشن ، مواد خورنده و فشارهای مکانیکی محافظت می کنند. یک انتخاب مناسب نه تنها طول عمر بخاری را گسترش می دهد بلکه عملکرد آن را بهینه می کند و خرابی را کاهش می دهد.

ملاحظات اصلی برای انتخاب لوله محافظت از بخاری

چندین عامل مهم در هنگام انتخاب لوله محافظت از بخاری وارد بازی می شوند. هر عنصر باید با دقت ارزیابی شود تا با خواسته های خاص برنامه شما مطابقت داشته باشد.

1. دمای عملیاتی

حداکثر دمای عملیاتی فرآیند شما بسیار مهم است. لوله های محافظت از بخاری از مواد مختلف ساخته شده اند که هر کدام دارای محدودیت دمای مشخص هستند.

• آلیاژهای فلزی: برای درجه حرارت به طور کلی زیر 1200 درجه سانتیگراد (2192 درجه فارنهایت) ، آلیاژهای مانند INCONEL 600 ، 310 فولاد ضد زنگ و APM Kanthal متداول هستند.

  • INCONEL 600: مقاومت عالی در دمای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون را ارائه می دهد ، مناسب برای برنامه های کاربردی تا تقریباً 1150 درجه سانتیگراد (2100 درجه فارنهایت).

  • 310 فولاد ضد زنگ: یک انتخاب مناسب برای درجه حرارت تا حدود 1050 درجه سانتیگراد (1922 درجه فارنهایت) ، و مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون مناسب را فراهم می کند.

  • APM Kanthal: یک آلیاژ متالورژی پودر که می تواند در برخی از کاربردها در برابر دمای تا 1250 درجه سانتیگراد (2282 درجه فارنهایت) مقاومت کند ، که به دلیل ثبات و مقاومت در برابر شکل برتر آن در برابر کاربوریزاسیون و نیتریدات شناخته شده است.

• مواد سرامیکی: برای درجه حرارت بسیار بالا ، اغلب بیش از 1200 درجه سانتیگراد (2192 درجه فارنهایت) ، مواد سرامیکی ضروری هستند.

  • آلومینا (al₂o₃): یک سرامیک که به طور گسترده استفاده می شود ، استحکام بالایی ، عایق الکتریکی عالی و مقاومت شیمیایی خوبی دارد. بسته به خلوص ، معمولاً می تواند تا 1700 درجه سانتیگراد (3092 درجه فارنهایت) کار کند.

  • مولیت (3AL₂O₃ · 2SiO₂): مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب و استحکام درجه حرارت بالا ، که اغلب تا 1600 درجه سانتیگراد (2912 درجه فارنهایت) استفاده می شود ، فراهم می کند.

  • کاربید سیلیکون (sic): به دلیل هدایت حرارتی استثنایی ، استحکام بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی و سایش شناخته شده است. می توان از آن در اتمسفر اکسیداسیون تا 1650 درجه سانتیگراد (3000 درجه فارنهایت) و حتی در جوهای بی اثر بیشتر استفاده کرد.

  • زیرکونیا (Zro₂): استحکام و مقاومت بسیار بالایی را به همراه مقاومت در برابر خوردگی خوب در دماهای بالا ، که اغلب تا 2000 درجه سانتیگراد (3632 درجه فارنهایت) در نمرات خاص استفاده می شود ، ارائه می دهد.

2. محیط شیمیایی

ترکیب شیمیایی جو یا رسانه های اطراف عنصر گرمایش یک عامل مهم است. گازهای خورنده ، فلزات مذاب ، سرباره ها یا مواد شیمیایی خاص می توانند در صورت سازگار با مواد شیمیایی ، لوله محافظت را به سرعت تخریب کنند.

• اتمسفر اکسید کننده: بیشتر آلیاژهای فلزی و سرامیک در محیط های اکسید کننده در محدوده دمای خود عملکرد خوبی دارند.

• کاهش جو: برخی از فلزات مانند Inconel 600 یا ترکیبات سرامیکی خاص (به عنوان مثال ، برخی از نمرات SIC) برای کاهش شرایط مناسب تر هستند. برخی از مواد ، مانند کاربید سیلیکون ، می توانند یک لایه سیلیس محافظ در اتمسفر اکسید کننده تشکیل دهند اما ممکن است در محیط های بسیار کاهش دهنده بدون اکسیژن کافی تخریب شوند.

• محیط های اسیدی یا قلیایی: مواد سرامیکی به طور کلی مقاومت برتر در برابر حملات شیمیایی سخت در مقایسه با فلزات ، به ویژه در دمای بالا ، ارائه می دهند. به عنوان مثال ، آلومینای با خلوص بالا در برابر بسیاری از اسیدها و قلیایی ها بسیار مقاوم است.

• مواد مذاب: هنگامی که در فلزات مذاب ، نمک یا شیشه غوطه ور می شوند ، لوله محافظت باید کاملاً در برابر انحلال ، فرسایش و واکنش شیمیایی با فاز مذاب مقاوم باشد. کاربید سیلیکون و نمرات خاص آلومینا یا زیرکونیا اغلب برای این برنامه های خواستار انتخاب می شوند.

3 استرس مکانیکی و شوک حرارتی

هرگونه استرس مکانیکی را که ممکن است لوله با آن روبرو شود ، مانند لرزش ، سایش یا دیفرانسیل فشار در نظر بگیرید. به همان اندازه مهم است مقاومت در برابر شوک حرارتی ، که توانایی مواد برای مقاومت در برابر تغییرات سریع درجه حرارت بدون ترک خوردگی است.

• شوک حرارتی: برنامه های کاربردی شامل دوچرخه سواری مکرر یا گرمایش سریع/خنک کننده به مواد با مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا نیاز دارند. کاربید سیلیکون و مولیت از این نظر به دلیل ضرایب پایین تر انبساط حرارتی و هدایت حرارتی بالاتر در مقایسه با برخی سرامیک های دیگر بسیار عالی هستند.

• سایش و فرسایش: اگر لوله در معرض ذرات ساینده یا جریان های با سرعت بالا قرار گیرد ، موادی مانند کاربید سیلیکون به دلیل سختی شدید آنها ترجیح داده می شوند.

• تأثیر جسمی: در حالی که لوله های حفاظت به طور کلی برای ضربه سنگین طراحی نشده اند ، موادی با سختی شکستگی بالاتر (به عنوان مثال ، زیرکونیا) ممکن است برای کاربردهایی در نظر گرفته شود که اثرات جزئی اجتناب ناپذیر باشد.

4. نفوذپذیری

در برخی از برنامه ها ، لوله حفاظت باید باشد با گاز محکم برای جلوگیری از آلودگی گازهای فرآیند از آلودگی عنصر گرمایش یا حفظ جو خاص در داخل لوله.

• سرامیک متراکم: سرامیک های سنگی مانند آلومینا با خلوص بالا ، کاربید سیلیکون و زیرکونیا ، هنگامی که به درستی تولید می شوند ، می توانند در دماهای بالا تقریباً غیرقابل نفوذ باشند.

• سرامیک متخلخل: برخی از لوله های سرامیکی متخلخل تر هستند و ممکن است برای برنامه های کاربردی که نیاز به کنترل دقیق جوی دارند ، مناسب نباشد.

5. هزینه و در دسترس بودن

در حالی که عملکرد مهم است ، هزینه و در دسترس بودن ملاحظات عملی است. مواد با کارایی بالا اغلب با برچسب قیمت بالاتری همراه هستند. تعادل الزامات عملکرد با محدودیت های بودجه ضروری است. بعضی اوقات ، اگر هنوز هم حداقل نیازهای عملیاتی را برآورده کند و طول عمر معقول را ارائه دهد ، ممکن است یک ماده کمی عملکردی اما مقرون به صرفه تر قابل قبول باشد.

مواد لوله حفاظت از بخاری مشترک و کاربردهای آنها