Per què la tuba de carbur de silici supera el metall en un forn calent

Si un tub de forn falla, rarament ho fa d'una manera que sigui convenient per al laboratori. Es despenja, s'escata, es trenca en un suport o deixa de transferir la calor com ho feia el primer any. Aquest és el problema per al qual estan dissenyats els tubs de carbur de silici. No es tracta de “ceràmica en lloc d'acer.” Un tub que pot suportar més temperatura, alliberar més calor i, tot i així, continuar semblant un tub després que les versions d'aliatge hagin començat a deformar-se.

Els tubs radiants de metall són fàcils d'estimar sobre el paper. Els pots soldar. Els pots colpejar. La comanda de compra sembla barata. Llavors la temperatura de la paret puja i la fluència pren el control. La escòria d'òxid creix, es desprèn i roba calor. Per mantenir una vida útil acceptable, molts tubs d'aliatge funcionen amb un flux de calor modest — sovint en el rang de 25–30 kW/m². Necessites més rendiment? Afegixes tubs, o sobreescalfes els que tens i els substitueixes abans.

El carbur de silici canvia el límit. El material condueix bé a alta temperatura i irradia bé. No forma una escòria gruixuda i escamosa. Amb SiC siliconat (SiSiC), dissenyem regularment tubs radiants per a un flux aproximadament doble, d'uns 50 kW/m², sense la caiguda de tensió a mitja longitud que es produeix amb les aleacions de níquel. La resistència es manté en el rang de 1350–1380 °C. A partir d'aleshores, el silici lliure del SiSiC és el límit màxim. No venem més enllà d'aquest límit, ni hi tenim cap expectativa.

No tots els tubs de SiC són la mateixa peça.

El SiSiC és dens i estanc. La combustió es manté a l'interior. El gas de procés es manté a l'exterior. Llargs tubs radials horitzontals, tubs de refrigeració, algunes sondes: aquest és el pilar quan necessites un segell i rigidesa.

El SiC recristal·litzat és porós, molt pur i excel·lent en xoc tèrmic. El servei a l'aire pot arribar als 1600 °C aproximadament. No li demanis que mantingui la pressió. Utilitza'l on la flama i els cicles tèrmiques castiguen el tub i la hermetica no és l'objectiu.

El SiC sinteritzat és dens, d'alta puresa, estanc i la opció habitual per a un tub de protecció de termoparell en gasos corrosius o abrasius. Els sensors detecten el canvi més ràpidament que a través d'alumina perquè la paret és conductora. Per als termoparells de platí, encara sovint hi posem un revestiment d'alumina a l'interior. El SiC pot conduir electricitat prou com per molestar un element fi si t'oblides d'això.

Els errors que realment veiem són avorrits. Un extrem tancat va tocar el terra. Una pinça va estrènyer la paret. Un cremador va disparar descentrat i va deixar una franja calenta a un costat. El tub de SiC no s'enfonsa i després continua funcionant. Es trenca. L'oxidació és real — la sílice creix a l'aire — però normalment és lenta i protectora. Un suport defectuós no ho és.

Si estàs substituint metall per SiC, no copiïs la longitud i el gruix de la paret antics i només canviïs el nom del material. Indica'ns la temperatura, l'atmosfera, si és horitzontal o vertical, i si el tub ha de ser estanc. Només així el grau i el gruix de la paret tenen sentit. El sentit dels tubs de carboni de silici és senzill: més calor a través de la paret, menys deformació en la llum, menys aturades inesperades. Això només passa si el tub s'especifica com una peça de forn, no com un tros de canonada de catàleg.