החלטות במדעי החומר במחממי מחסניות- קיצוניים

אם אתה מדבר על חימום תעשייתי, מישהו כנראה היה מעלה את "נירוסטה" כאילו זה דבר אחד. למעשה, יצרני מחממי מחסניות בוחרים מתוך מגוון סגסוגות, שכל אחת מהן מתאימה ביותר לטווח מסוים של טמפרטורות ותנאים כימיים. בחירות חומרים אלה מחליטות אם המחמם מחזיק מעמד במשך שנים או מתקלקל בחודשים בשימוש ב-40 מעלות.

עבור רוב השימושים התעשייתיים, נירוסטה 304 היא החומר הטוב ביותר לשימוש. יש לו 18% כרום ו-8% ניקל, מה שהופך אותו לעמיד מאוד בפני חמצון עד 800 מעלות ושומר עליו חזק בטמפרטורות נמוכות מאוד. המבנה האוסטניטי עוצר את המעבר השברירי-ל-שקורה עם פלדות פחמן, כך שהמעטפת לא תתנפץ כשהיא מתחילה בקור או עוברת מחזוריות תרמית. עבור רוב השימושים התעשייתיים באקלים קר, כמו מכונות חיצוניות, ציוד קירור וחימום תהליך כללי, 304 הוא השילוב האופטימלי של ביצועים ועלות.


הוספת 2-3% מוליבדן להרכב 304 המקורי הופכת פלדת אל-חלד 316L לעמידה הרבה יותר בפני כלורידים וכימיקלים תעשייתיים. זה חשוב גם במצבי חוף, עיבוד כימי או יישומי מזון שבהם מלח או חומרי ניקוי חומציים עלולים לפגוע בנירוסטה רגילה. ה-"L" מייצג תכולת פחמן נמוכה (פחות מ-0.03%), מה שעוצר את היווצרות הקרביד במהלך הריתוך, שעלול להתחיל קורוזיה. 316L שווה את העלות הנוספת של 20-30% מכיוון שהוא מחזיק מעמד זמן רב יותר במחממי מחסניות החשופים גם לסביבות -40 מעלות וגם לסביבות קורוזיביות.

Incoloy 800 ו-840 הן האפשרויות הטובות ביותר עבור עבודות קשות. ניקל-ברזל-סגסוגות כרום מכילות 30-35% ניקל, בעוד שלנירוסטה יש רק 8-10%. זה הופך אותם לטובים יותר בעמידה בפני חמצון וקרבוריזציה בטמפרטורות גבוהות. חשוב יותר לשימוש במזג אוויר קר, הם שומרים על החוזק המכני והמשיכות המדהימים שלהם גם כשהטמפרטורה משתנה מאוד. ריכוז הניקל הגבוה הופך אותו גם לעמיד בפני זעזועים תרמיים, וזה מה שקורה כשמחמם נדלק ונכבה ב-40 מעלות.

3.jpg החלקים בפנים משתמשים בחומרים ספציפיים לא פחות. חוט ההתנגדות עשוי בדרך כלל מ-NiCr 80/20, שהוא 80% ניקל ו-20% כרום. חומר זה נבחר כי יש לו תכונות עמידות עקביות והוא יכול לעמוד בחמצון עד 1200 מעלות. FeCrAl (ברזל-כרום-אלומיניום) וסגסוגות אחרות יכולות להתמודד עם טמפרטורות מקסימליות גבוהות יותר בעלות נמוכה יותר, אבל הן פחות רקיעות וההתנגדות שלהן משתנה מהר יותר כאשר הטמפרטורה משתנה. NiCr 80/20 הוא עדיין הסטנדרט בתעשייה לביצועים עקביים בטמפרטורות מ-40 מעלות עד +800 מעלות.

בידוד תחמוצת מגנזיום עשוי להיראות כמו חומר נפוץ, אך רמות הטוהר עשויות להיות שונות מאוד. ל-MgO בדרגה טכנית יש זיהומים המורידים את המוליכות התרמית ואת החוזק הדיאלקטרי שלו. ל-MgO בטוהר- גבוה מיצרנים מיוחדים, כגון Tateho מיפן ו-UCM מבריטניה, יש מוליכות תרמית של יותר מ-6 W/m·K והתנגדות בידוד של יותר מ-10¹⁴ Ω·cm ב-20 מעלות. במערכות עם הרבה וואט לאינץ' רבוע, הטוהר הזה חשוב מאוד כי הוא שומר על חום שלא ייתקע בין החוט לנדן ושומר על התקלקלות של החשמל.



בידוד חוטי עופרת צריך לבחור את החומרים הנכונים יותר מכל סוג אחר של בידוד. זה חייב להישאר גמיש ב-40 מעלות ולהיות מסוגל להתמודד עם 250 מעלות בנקודת חיבור המחמם. PVC סטנדרטי נכשל בשני הסעיפים: הוא הופך שביר מתחת ל-10 מעלות ונמס ב-105 מעלות. גומי סיליקון יכול להתכופף ב-60 מעלות ולהישאר כך ב-200 מעלות, אבל הוא לא יכול להתמודד עם שריטות. התשובה היא לבנות אותו מחומרים מרוכבים, עם צמת פיברגלס לעמידות בחום וציפוי סיליקון או טפלון להגנה מפני כימיקלים ומים. חוט ליבה ניקל טהור עם בידוד מינרלי (כבל MI) יכול להתמודד עם טמפרטורות מ-200 מעלות עד +600 מעלות והוא עמיד למים לחלוטין.

ניקל-מנגן או סגסוגות ניקל טהור משמשות לסיכות קצה וחיבורים פנימיים. סגסוגות אלו תואמות את תכונות ההתפשטות התרמית של מעטפת הנירוסטה ומספקות תעלות חשמליות שאינן מחלידות. מסופי פליז או נחושת הם זולים יותר, אך כאשר משתמשים בהם עם נירוסטה, הם יוצרים תאי קורוזיה גלווניים. הם גם נעשים קשים יותר כשהם מחוממים ומקוררים, מה שעלול לגרום לבעיות חיבור.