I. Pagrindinės nerūdijančio plieno kasetinių šildytuvų charakteristikos
Nerūdijančio plieno kasetinis šildytuvas yra elektrinis kaitinimo elementas, pagamintas tolygiai paskirstant spiralinio lydinio atsparumo laidą (pvz., nikelio -chromo arba geležies-chromo lydinio) išilgai centrinės ašies metalinio vamzdžio apvalkalo (nerūdijančio plieno, vario ir kt.) viduje. Likusi erdvė yra sandariai užpildyta magnio oksidu, kuris užtikrina puikią izoliaciją ir šilumos laidumą. Tada agregatas sutankinamas skalbimo arba mažinimo procesu. Tarp apvalkalo medžiagų nerūdijantis plienas yra vienas plačiausiai naudojamų pramoniniam šildymui dėl savo puikių mechaninių savybių ir atsparumo korozijai.
II. Įvairių rūšių nerūdijančio plieno atsparumo temperatūrai diapazonai
1. 304 Nerūdijantis plienas
Kaip tipiškas austenitinis nerūdijantis plienas, 304 standartinis darbinės temperatūros diapazonas yra nuo -196 laipsnių iki 800 laipsnių. Oksiduojančioje atmosferoje jis gali atlaikyti trumpalaikį -iki 900 laipsnių poveikį. Tačiau ilgalaikis naudojimas virš 800 laipsnių gali sukelti tarpląstelinę koroziją ir oksidų nuosėdų išsisluoksniavimą. Jo atsparumas aukštai temperatūrai pirmiausia priklauso nuo tankios chromo (Cr₂O3) apsauginės plėvelės, kurią sudaro 18–20 % chromo.
2. 316 Nerūdijantis plienas
Pridėjus 2–3% molibdeno, 316 nerūdijančio plieno veikimo diapazonas yra nuo -196 laipsnių iki 850 laipsnių. Molibdenas padidina atsparumą duobėms, todėl jo atsparumas temperatūrai yra maždaug 50 laipsnių didesnis nei 304 aplinkoje, kurioje yra chloridų (pvz., jūros vandens, druskos purškimo). Tačiau sigmos fazės trapumas gali atsirasti virš 900 laipsnių.
3. 310S nerūdijantis plienas
310S, kuriame yra daug chromo ir nikelio (Cr25Ni20), yra tipiškas aukštos -temperatūrinės nerūdijantis plienas, galintis nuolat veikti 1000-1150 laipsnių kampu. Jis išlaiko gerą atsparumą oksidacijai iki 1000 laipsnių ir turi santykinai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą (18,5×10⁻⁶/laipsnis), todėl tinka aukštos temperatūros šildytuvų konstrukcijoms.
4. Feritinis nerūdijantis plienas
Tokios klasės kaip 430 nerūdijantis plienas turi mažesnę kainą, tačiau maksimali eksploatacinės temperatūros riba yra tik ~650 laipsnių. Esant aukštai temperatūrai, grūdų augimas padidina trapumą, o jų atsparumas oksidacijai yra žymiai prastesnis nei austenitinių rūšių.
III. Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos atsparumui temperatūrai
1. Oksidacijos kinetika
Aukštoje{0}}temperatūroje ant nerūdijančio plieno paviršiaus susidaro Cr₂O₃ nuosėdos. Kai temperatūra viršija kritinę medžiagos vertę (pvz., ~ 870 laipsnių 304), ši apsauginė skalė gali virsti akyta, neapsaugine Fe₂O₃-. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad 304 nerūdijančio plieno oksidacijos greitis 900 laipsnių temperatūroje yra 3-5 kartus didesnis nei 800 laipsnių temperatūroje.
2. Karbido nusodinimas
450-850 laipsnių diapazone chromo karbidai (Cr23C6) gali nusodinti ties grūdelių ribomis, sudarydami chromo- išeikvotas zonas. Naudojant mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančias rūšis (pvz., 304 l) arba pridedant stabilizuojančių elementų, tokių kaip titanas ar niobis, gali sušvelninti šią problemą.
3. Šliaužimo našumas
Kai temperatūra maždaug 0,4 karto viršija medžiagos lydymosi temperatūrą (~510 laipsnių 304), prasideda reikšminga valkšnumo deformacija. Esant 800 laipsnių 304 nerūdijančio plieno valkšnumo plyšimo stipris yra tik maždaug 1/20 jo stiprumo kambario temperatūroje.
IV. Veikimo pablogėjimas esant aukštai temperatūrai
1. Pasipriešinimo kitimo greitis
Nepertraukiamai veikiant, 310S nerūdijančio plieno atsparumas gali padidėti maždaug 8-12 % po 1000 valandų, visų pirma dėl oksidacijos sukelto sumažėjusio skerspjūvio ploto.
2. Šiluminio efektyvumo mažėjimas
Tyrimai rodo, kad paviršiaus temperatūrai pakilus nuo 800 laipsnių iki 1000 laipsnių, šilumos nuostolių dalis dėl spinduliuotės iš nerūdijančio plieno šildytuvo padidėja nuo maždaug 35% iki 60%. Paviršiaus apdorojimas (pvz., smėliavimas, specializuotos dangos) gali pagerinti spinduliuotę ir tai neutralizuoti.
V. Atrankos gairės
1. Žemiau 500 laipsnių: 304 nerūdijantis plienas yra tinkamiausias ir ekonomiškas pasirinkimas.
2. 500 laipsnis iki 900 laipsnių : rekomenduojama naudoti 316 arba 321 (titano -stabilizuotą) nerūdijantį plieną.
3. 900 laipsnis iki 1100 laipsnių : reikia pasirinkti 310S arba aukštesnės klasės-lydinius, pvz., 253MA (21Cr-11Ni-Si-Ce).
4. Virš 1100 laipsnių : apsvarstykite nikelio{2}} lydinius, pvz., Inconel 600.
VI. Svarbios naudojimo aplinkybės
1. Temperatūros gradiento valdymas: palaikykite temperatūrų skirtumą tarp šildytuvo apvalkalo ir šildomos terpės žemiau 300 laipsnių, kad išvengtumėte šiluminio įtempimo įtrūkimų.
2. Sauso -uždegimo riba: sausomis, nepanirtomis sąlygomis (oras), 304 nerūdijančio plieno šildytuvo paviršiaus temperatūra neturi viršyti 500 laipsnių.
3. Aušinimo greitis: išjungimo metu nuo aukštos temperatūros reguliuokite aušinimo greitį iki mažesnio nei 100 laipsnių per minutę.
4. Vidutinis suderinamumas: Sieros buvimas aplinkoje sumažins visų nerūdijančio plieno maksimalų atsparumą temperatūrai.
VII. Ateities plėtros tendencijos
Naujos nerūdijančio plieno medžiagos, pvz., AL6XN (didelio -molibdeno azoto lydinys) ir austenitinės klasės, pvz., 254SMO, gali padidinti atsparumą temperatūrai maždaug 100 laipsnių dėl padidinto azoto kiekio (0,2–0,3 %), išlaikant puikų atsparumą korozijai. Nanokristalinio nerūdijančio plieno dengimo technologijos gali padidinti įprasto 304 nerūdijančio plieno maksimalią eksploatavimo temperatūrą 150-200 laipsnių.
Išvada
Faktinis nerūdijančio plieno kasetinio šildytuvo atsparumas temperatūrai yra bendras medžiagos savybių, gamybos kokybės ir eksploatavimo sąlygų rezultatas. Norint teisingai pasirinkti, reikia visapusiškai atsižvelgti į veiksnius, įskaitant darbinę temperatūrą, terpės sudėtį ir terminį ciklą. Naudojant aukštą-temperatūrą, patartina įtraukti 15–20 % saugos ribą. Tobulėjant medžiagų mokslui, nerūdijančio plieno kasetinių šildytuvų temperatūros ribos nuolat plečiamos, todėl siūlomi patikimesni ir efektyvesni sprendimai sudėtingiems pramoninio šildymo darbams.
,,
