Аннотация: Ұзақ мерзімді, дәл жоғары температураны өнеркәсіптік өлшеу үшін дұрыс термопараны қорғау түтігін таңдауға арналған практикалық қадамдық нұсқаулық.
Термопараны дұрыс қорғау түтігін таңдау мерзімінен бұрын істен шығуды болдырмайды, температураның дәл көрсеткіштерін қамтамасыз етеді және қатал жоғары температуралы өндірістік орталарда қызмет ету мерзімін ұзартады.
Металлургия, цемент өндірісі, жылу энергетикасы және мұнай-химия объектілері үшін дұрыс таңдалмаған қорғаныс түтігі жоспардан тыс тоқтап қалудың және технологиялық деректердің сенімсіздігінің ең көп таралған жасырын себептерінің бірі болып табылады.
Бұл нұсқаулықта температураға төзімділік, коррозияға төзімділік, механикалық төзімділік және нақты жұмыс жағдайларына сәйкес өлшеу реакциясын теңестіретін практикалық, кезең-кезеңімен таңдау жүйесі арқылы жүреді.
Неліктен дұрыс термопараны қорғау түтігі жоғары температураны өлшеу үшін маңызды?
Термопардың өзі тек температура сигналын жасауға жауап береді.
Қорғаныс түтігі сезімтал терможұп түйісуін пеш атмосферасынан, түтін газдарынан, балқытылған материалдардан, абразивті шаңнан және механикалық әсерден бөлетін негізгі физикалық кедергі ретінде әрекет етеді.
Тіпті жоғары дәлдіктегі 1-сыныптағы термопар да жұмыс температурасында қорғаныс түтігі жарылып, коррозияға ұшыраса немесе жұмсарса, тұрақсыз көрсеткіштер береді немесе толық істен шығады.
Үздіксіз өндірістік операцияларда қорғаныс түтіктерінің күтпеген істен шығуы жиі командаларды термовелге кіруді жабуға, технологиялық сұйықтықты төгуге немесе тіпті жинақты ауыстыру үшін өндірісті тоқтатуға мәжбүр етеді.
Көптеген қондырғылар техникалық қызмет көрсету уақытын босқа өткізеді және мыңдаған долларлар шығынын жоғалтады, өйткені олар арзан түтік таңдағандықтан емес, олар шешімді есепке алмай, тек жарнамаланған максималды температура рейтингіне негіздегендіктен. басқа жұмыс жағдайлары.
1-қадам: Материалды үздіксіз жұмыс температурасына сәйкестендіріңіз
Температура көрсеткіші таңдаудағы бірінші және ең негізгі фактор болып табылады, бірақ ол сонымен бірге жиі қате түсіндірілетіндердің бірі болып табылады.
Өндірушілер жиі мыңдаған сағат қызмет көрсету үшін құрылымдық тұтастығын сақтай алатын үздіксіз жұмыс температурасын емес, материал бірнеше сағат бойы өмір сүре алатын ең жоғары қысқа мерзімді температура рейтингін тізімдейді.
Жалпы материал температурасының шектері және практикалық шектеулер
Жоғары температураға төзімді бөлшектердің әртүрлі санаттары әртүрлі температура диапазондарына қызмет етеді және бірде-бір материал барлық мүмкін диапазонда жақсы жұмыс істейді:
- 316 баспайтын болат: Шамамен 600°C дейін үздіксіз пайдалануға жарамды. Ол жақсы жалпы коррозияға төзімділікті ұсынады, бірақ тез тотығады және осы шегінен жоғары беріктігін жоғалтады.
- Incoloy 800: Тотықтырғыш және бейтарап атмосферада 1100°C дейінгі температурада ұзақ мерзімді жұмыс үшін сенімді. Ол бу және карбюризациялау орталарында жақсы жұмыс істейді, бұл оны қазандық түтін газын өлшеу үшін жалпы таңдау жасайды.
- Inconel 600: Тотығуға да, тотықсыздануға да тамаша төзімділікпен 1150°C шамасында үздіксіз қызмет көрсетуге арналған. Температураның жылдам айналуы орын алатын термиялық өңдеу пештерінде кеңінен қолданылады.
- Жоғары таза алюминий тотығы керамика: 1600°C жоғары температурада үздіксіз жұмыс істеуге қабілетті және тіпті балқытылған металмен жанасудың көптеген сценарийлерінде тұрақты болып қалады. Ол металл қорытпаларына қарағанда әлдеқайда сынғыш және термиялық соққы немесе механикалық әсерде сынуы мүмкін.
Материалды температураға сәйкестендіргенде, ең жоғары зертханалық рейтинг емес, әрқашан негізгі көрсеткіш ретінде үздіксіз қызмет көрсету рейтингін пайдаланыңыз.
Егер процесс бөлме температурасы мен максималды жұмыс температурасы арасында жүйелі түрде айналса, қайталанатын термиялық кеңею мен қысқаруды есепке алу үшін тиімді температура шегін одан әрі азайту керек.
2-қадам: Коррозия және химиялық әсер ету қаупін бағалау
Материал процестің номиналды температурасына төтеп бере алатын болса да, күтпеген химиялық әсер термопараны қорғау түтігін оның күтілетін қызмет ету мерзімінің бір бөлігінде бұзуы мүмкін.
Көптеген жоғары температуралық процестерде қоршаған атмосфераның негізгі технологиялық ағын диаграммаларынан бірден байқалмайтын коррозиялық компоненттері бар.
Хлоридті, сульфидті және балқытылған тұзды орта үшін қорытпаларды таңдау
Коррозияға төзімді әр түрлі бөлшектер арнайы агрессивті орталарға әсер еткенде мүлдем басқаша әрекет етеді және кез келген коррозиялық жоғары температура сценарийі үшін жұмыс істейтін әмбебап қорытпа жоқ:
- Ауыр мазутпен жұмыс істейтін пештерде жиі кездесетін күкірт мөлшері жоғары орталарда қарапайым 300 сериялы тот баспайтын болаттар тез сульфидтену шабуылына ұшырайды. Incoloy 825 күкірт қосылыстарына да, 850°C-қа дейінгі температурада төмендететін қышқылдық жағдайларға да әлдеқайда жақсы төзімділік береді, дегенмен бұл шекті қатты төмендететін жағдайларда 700°C-тан төмен төмендету керек.
- Қалдықтарды жағу немесе кейбір балқытылған тұз жүйелері сияқты хлоридтердің жоғары концентрациясы бар процестер үшін стандартты тот баспайтын болаттар кернеулі коррозия крекингін дамытады. Inconel 625 980°C-ден 1100°C-қа дейінгі әдеттегі үздіксіз қызмет көрсету температурасы диапазоны бар, тамаша жоғары температуралық механикалық беріктігімен қатар, хлорид ионының шабуылына күшті қарсылықты қамтамасыз етеді, ол қорытпаның нақты құрамы мен қоршаған атмосфераға байланысты ауысады.
- Күшті көміртекті немесе азотталған атмосферада тіпті жоғары никельді қорытпалар уақыт өте келе тозуы мүмкін. Мұндай жағдайларда тығыз алюминий тотығы немесе кремний карбиді қорғаныс түтігі кез келген металл қорытпасынан әлдеқайда ұзағырақ қызмет ету мерзімін береді.
Мұндағы ең көп тараған қателік - толық технологиялық газ құрамын қарастырмай-ақ жоғары температуралы қорытпаны таңдау.
Қағазда шамалы болып көрінетін коррозиялық ізді құрамдас бөліктердің аз ғана пайызы бірнеше жүз сағаттық жұмыстан кейін күтпеген жерден жұқаруы және істен шығуына әкелуі мүмкін.
3-қадам: Механикалық кернеуді, абразияны және ағын жылдамдығын есепке алу
Температура мен коррозияға төзімділік тек ұзақ қызмет мерзіміне кепілдік бермейді.
Көптеген өнеркәсіптік қондырғылар терможұпты қорғау түтігін тоттану шектеу факторына айналмай тұрып ұзақ уақыт бойы тозуы немесе бұзуы мүмкін үздіксіз механикалық күштерге ұшыратады.
Күлді, цемент клинкерінің шаңын немесе минералды бөлшектерді тасымалдайтын жоғары жылдамдықты түтін газы, тіпті материалдың өзі технологиялық процеске химиялық үйлесімді болса да, металл қорғаныс түтіктерінің сыртқы бетін тұрақты түрде тоздырады.
Мұндай жағдайларда қалыңырақ қабырғалы қорытпа немесе тозуға төзімді керамикалық сыртқы жең қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзартады.
Көлденең орнатылған немесе технологиялық арнаға ұзақ қашықтыққа созылатын қорғаныс түтіктері де діріл мен иілу кернеуіне ұшырайды.
Бұл жағдайларда жұқа қабырғалы жоғары никельді қорытпалы түтік тіпті ең жоғары номиналды шегінен әлдеқайда төмен температурада да майысып немесе сынуы мүмкін.
Осы механикалық талаптарды қажет ететін қолданбалар үшін температураға қарағанда біршама төменірек, бірақ құрылымдық беріктігі жоғары материалды таңдау көбінесе жалпы орнатудың сенімдірек болуына әкеледі.
4-қадам: Жылулық әсер ету уақыты мен құрылымдық беріктікті теңестіріңіз
Қалыңырақ, механикалық берік қорғаныс түтігі ішкі термопара процесс температурасының өзгеруін анықтай алатын жылдамдықты баяулатады.
Бұл таңдау кезінде көптеген инженерлер назардан тыс қалдыратын іргелі келісімді жасайды.
Егер басқару жүйеңіз жануды, беру жылдамдығын немесе қауіпсіздік блоктарын реттеу үшін жылдам, динамикалық температура кері байланысына сүйенсе, қалың қабырғалы қорғаныс түтігі процесті басқару өнімділігін төмендету үшін жеткілікті өлшеу кідірісін енгізе алады.
Жалпы ереже: металл қорғаныс түтігінің қабырғасының қалыңдығын екі есе арттыру жинақтың жылу уақытының тұрақтысын шамамен екі есе арттырады.
Жылдам жауап беру өте маңызды қолданбалар үшін жеткілікті механикалық беріктігі бар мұқият өлшемді жұқа қабырғалы қорытпалы түтікті таңдауға немесе сыртқы диаметрі кішірек минералды оқшауланған ықшам термопар жинағын пайдалануға болады.
Мақсат өлшеу өнімділігінің құнына беріктікті арттыру немесе бірнеше апта жұмыс істегеннен кейін түтік үзіліп кететіндей қабырға қалыңдығын барынша азайту емес.
Ең көп таралған үш орнату сценарийі үшін мына жылдам анықтамалық нұсқауларды пайдалана аласыз:
- Үлкен технологиялық арналарға ұзын көлденең кірістіру үшін діріл әсерінен иілуге қарсы тұру үшін ең аз 2,5 мм қабырға қалыңдығын таңдаңыз.
- Шаңды жоғары жылдамдықтағы түтін газы үшін қажалу мерзімін ұзарту үшін 3 мм немесе одан үлкен қабырға қалыңдығын таңдаңыз.
- Жиі суықтан ыстыққа дейінгі термиялық цикл үшін шаршау крекингін тездететін жұқа қабырғалы конструкциялардан аулақ болыңыз.
Өнеркәсіптік қолданбаларда болдырмауға болатын жалпы таңдау қателері
Тіпті тәжірибелі командалар термопараларды қорғау түтіктерін белгілеу кезінде бірдей болдырмауға болатын қателерді үнемі қайталайды:
- Үздіксіз жұмыс циклін елемей, тек ең жоғары технологиялық температура негізінде материалды таңдау → Жылдам тексеру: 30 күндік орташа жұмыс температурасын растау
- Жоғары температуралы қорытпа химиялық коррозияның барлық түрлеріне автоматты түрде төтеп береді деп болжасаңыз → Жылдам тексеру: процестің толық газ құрамын қарап шығыңыз.
- Суық іске қосу мен толық жұмыс температурасы арасында ауысу кезінде термиялық соғу қаупін ескермеу → Жылдам тексеру: аптасына әдеттегі температура циклдерін санау
- Арнадағы қажалу мен дірілді есепке алмай, жауап беру уақытын жақсарту үшін мүмкін болатын ең кіші сыртқы диаметрді таңдау → Жылдам тексеру: ағынның жылдамдығы мен шаңның жүктелуін тексеріңіз
Техникалық сипаттаманы аяқтамас бұрын, барлық жұмыс шарттарын материал қасиеттеріне қарсы салыстыруға қосымша 15 минут қажет болса, бірнеше апта бойы жоспарланбаған техникалық қызмет көрсетудің және кейінірек өндірістің жоғалуының алдын алуға болады.
Ұсынылатын материалдарды салыстыру кестесі
| Материалдық дәрежесі | Максималды үздіксіз температура | Бастапқы коррозияға төзімділік | Типтік өнеркәсіптік қолдану | Негізгі шектеу |
| 316 Тот баспайтын болат | 600°C | Жалпы атмосфералық коррозия | Төмен температуралы түтін газы, стандартты өнеркәсіптік пештер | 600°C жоғары төмен өнімділік |
| Incoloy 800 | 1100°C | Бу, жұмсақ карбюризация | Қазандық розеткалар, термиялық өңдеу пештері | Күшті хлоридтерге төзімділігі шектеулі |
| Inconel 600 | 1150°C | Тотығу, термиялық цикл | Пакеттік термиялық өңдеу, жоғары температуралы пештер | Күшті сульфидтенуге осал |
| Inconel 625 | 980°C–1100°C | Хлорид, қалпына келтіретін қышқылдар | Қалдықтарды жағу, балқытылған тұз процестері | Материалдың жоғары құны |
| Incoloy 825 | 850°C (күшті төмендеу кезінде максимум 700°C) | Сульфид, сұйылтылған қышқыл | Ауыр мұнаймен жұмыс істейтін пештің түтін газы | 900°C жоғары температурада ұзақ уақыт қолдануға болмайды |
| Жоғары таза алюминий тотығы | 1600°C | Балқытылған металл, күшті коррозиялық заттар | Балқытылған болат, жоғары температуралы пештер | Сынғыш, термиялық соққыға сезімтал |
Жиі қойылатын сұрақтар
Жоғары температурада да, қатты коррозияда да бірдей қорғаныс түтігінің материалын пайдалануға болады ма?
Кез келген экстремалды температура мен экстремалды коррозия комбинациясы үшін оңтайлы жұмыс істейтін бірде-бір материал жоқ.
Ең талап етілетін аралас жағдайлар үшін көптеген қондырғылар бір материалды барлық талаптарды жабуға мәжбүрлеуге тырыспай, жоғары температуралы қорытпаның ішкі қаптамасын коррозияға төзімді немесе тозуға төзімді сыртқы қабатпен біріктіретін қабатты дизайнды пайдаланады.
Қабырғасының қалыңдығы термопараны қорғау түтігінің қызмет ету мерзіміне және температуралық реакциясына қалай әсер етеді?
Қабырғасының қалыңдығын ұлғайту механикалық беріктікті жақсартады және абразивті ортада қызмет ету мерзімін ұзартады, сонымен қатар түтіктің жылу массасын арттырады.
Бұл температура реакциясын баяулатады, яғни термопара процесс температурасының жылдам өзгеруін көрсету үшін ұзағырақ уақыт алады.
Көптеген жалпы өнеркәсіптік қолданбалар үшін 1,5 мм және 3 мм арасындағы қабырға қалыңдығы төзімділік пен өлшеу өнімділігі арасындағы ақылға қонымды теңгерімді қамтамасыз етеді.
Қалыпты жұмыс жағдайында өнеркәсіптік терможұпты қорғау түтігінің әдеттегі қызмет ету мерзімі қандай?
Тұрақты, абразивті емес, коррозияға ұшырамайтын жағдайларда дұрыс таңдалған қорытпадан жасалған қорғаныс түтігі 1 жылдан 3 жылға дейін үздіксіз қызмет көрсете алады.
Жоғары абразивті немесе қатты коррозияға ұшырайтын жоғары температуралық процестерде күтілетін қызмет мерзімі 3-6 айға дейін төмендеуі мүмкін.
Нақты қызмет мерзімін бағалаудың ең сенімді жолы - тек жалпы өндіруші деректер парағына сүйенбей, нақты салаңыздағы ұқсас қондырғылардың тарихи өнімділік деректеріне сілтеме жасау.
