Sähköuunien lämmityselementtien vaurioitumisen syyt

Elämä lämmityselementit riippuu useista tekijöistä: käyttölämpötilasta, sen muutoksen luonteesta ajan myötä, lämmittimen rakenteesta ja koosta, uunin ilmakehän vaikutuksesta siihen. Se voi johtua työstettävän materiaalin asteittaisesta hapettumisesta (tai sen jauhamisesta, jos puhumme jalometalleista tai tyhjiössä tai suojailmakehässä toimivista lämmittimistä) tai mekaanisen lujuuden menetyksestä.

Lämmittimiin käytetyt materiaalit muodostavat kuumennettaessa tiiviitä oksidikalvoja, jotka suojaavat perusmateriaalia lisähapettumiselta, joten tiettyihin (jokaiseen materiaaliin) lämpötiloihin asti hapettuminen kehittyy erittäin hitaasti ja tämän lämpötilatason läpikulkemisen jälkeen prosessi kiihtyy. terävästi. Myös materiaalien ruiskutus tyhjiössä tai suojakaasussa etenee samalla tavalla.

Materiaalin suurimman sallitun lämpötilan tulee olla lämpötila, jossa materiaalin hapettumis- tai dispersioprosessi kasvaa jyrkästi. Jos ylität tämän tason, lämmityselementin käyttöikä lyhenee huomattavasti.

Kun lämmitin hapettuu, sen päällä oleva oksidikalvo (yleensä sähköä johtamaton tai heikosti johtava) paksunee vähitellen ja metalliytimen poikkileikkaus pienenee. Siksi lämmittimen vastus kasvaa vähitellen ja siinä vapautuva teho pienenee. Kun tämä tehon aleneminen tulee merkittäväksi (noin 10-15%), lämmitin on vaihdettava uuteen, sen käyttöikä päättyy.

Lämmittimen asteittainen vastuksen lisääminen sen hapettumisen tai sironnan seurauksena ei aina ole syy sen vaihtamiseen; hyvin usein lämmitin epäonnistuu kauan ennen kuin sen vastus saavuttaa raja-arvon. Lämmittimessä on yleensä useita heikennettyjä alueita, pieniä halkeamia mutkissa, oksidikalvojen sulkeumia ja vastaavia, joissa havaitaan paikallinen vastuksen lisääntyminen.

Tällaiset lisääntyneen vastuksen alueet aiheuttavat paikallista ylikuumenemista lämmittimissä ja voimakkaampaa hapettumista tämän ylikuumenemisen kohdissa. Voimakas hapettuminen puolestaan ​​johtaa lämmittimen poikkileikkauksen pienenemiseen edelleen näissä kohdissa, niiden lämpötilan nousuun edelleen, prosessi jatkuu yhä kiihtyvällä nopeudella ja johtaa lämmittimen palamiseen jossakin nämä kohdat.

1 mm:n lankalämmittimen käyttöikä riippuen sen lämpötilasta (ilmassa)

Samanlainen vaikutus voi ilmetä, jos lämmittimen pinta on likainen tai väärin suunniteltu, jos lämmön siirtyminen joihinkin sen osiin on vaikeaa (esimerkiksi tulenkestävällä tuella tai koukulla suojatuissa lämmittimen osissa), mikä johtaa paikalliseen ylikuumenemiseen .

Tämäntyyppinen paikallinen ylikuumeneminen ei vaikuta merkittävästi lämmittimen käyttöiän lyhenemiseen tapauksissa, joissa niiden absoluuttiset arvot ovat alhaiset ja kuumimpien vyöhykkeiden lämpötilat eivät saavuta arvoja, joissa intensiivinen hapettuminen (tai sironta) materiaali alkaa.

Siksi on tarpeen pyrkiä varmistamaan, että lämmittimen käyttölämpötilan ja sen suurimman sallitun lämmityslämpötilan välillä on tietty raja, joka ylittää mahdollisen paikallisen ylikuumenemisen arvon. Jos tämä marginaali on pieni, nämä paikalliset ylikuumenemiset on minimoitava järkevällä suunnittelulla ja lämmittimen suurten poikkipintojen valinnalla, koska mitä suurempia nämä poikkileikkaukset ovat, sitä pienempi on paikallisten rajoitusten prosenttiosuus, sitä vähemmän paikallisia on. ylikuumeneminen.

Syynä lämmittimen vikaantumiseen voi olla myös sen riittämätön mekaaninen lujuus korkeissa lämpötiloissa, taipumus virua tai vääntyä.Esimerkiksi, jos lämmitin on suunniteltu siten, että se alkaa käyttölämpötilassa muuttaa muotoaan oman painonsa alaisena (vetämällä koukuissa roikkuvia lämmittimen silmukoita, vääntämällä lämmittimen kierukkaa), vierekkäiset kierrokset tai silmukat voivat sulkeutua, kaaret nämä paikat ja sen seurauksena polttaa lämmitin tai yksinkertaisesti osan paikallinen oheneminen venytyksen seurauksena, jolloin muodostuu jälleen paikallista ylikuumenemista.

Lopuksi lämmitin voi vaurioitua kemiallisesta vuorovaikutuksesta käyttölämpötilassa vuorausmateriaalien kanssa. sähköuunijonka kanssa hän joutuu kosketuksiin tai sen ilmakehään.

Minkä tahansa materiaalin suorituskykyä sähkövastusuunin lämmityselementeissä voidaan luonnehtia kahdella lämpötilalla - suositellulla käyttölämpötilalla ja suurimmalla sallitulla lämpötilalla.

Materiaalin suurin sallittu lämpötila vastaa lämpötilarajaa, jonka ylittyessä sen voimakas hapettuminen tai roiskeet alkavat ja vastaavasti käyttöiän jyrkkä lyheneminen. Suositeltu lämpötila on alle sallitun enimmäislämpötilan.

Suositeltavan materiaalilämpötilan rajoittamalla alueella lämmittimen käyttöikä on melko pitkä, metalliseoksilla noin 12000-15000 tuntia. Tällä alueella rajoitettu paikallinen ylikuumeneminen ei ole kauheaa, koska edes merkittävillä kooillaan lämmittimen lämpötila ei ylitä suurinta sallittua arvoa. Tällaisissa lämpötiloissa voidaan siksi käyttää pieniä lämmittimen poikkileikkauksia.Luonnollisesti kaikissa tapauksissa lämmittimet tulee suunnitella siten, että niiden suunnittelulämpötila ei ylitä suositeltua lämpötilaa.