Ինչու թերմոկուպլի պաշտպանիչ խողովակները վաղաժամ ձախողվում են կամ տեղաշարժվում ապակյա վառարաններում

Ինչու թերմոկուպլի պաշտպանիչ խողովակները վաղաժամ ձախողվում են կամ տեղաշարժվում ապակյա վառարաններում

Տասներկու տարվա ապակու հալման գործընթացների աջակցությունից հետո պարբերաբար առաջանում է խնդիր՝ թերմոկուպլի ցուցումները աստիճանաբար շեղվում են կամ պաշտպանիչ խողովակը փչանում է նախատեսված արշավից շատ ավելի վաղ։ Թունի ջերմաստիճանը կայուն է, և թերմոկուպլի տարրը ճիշտ տեսակ է, սակայն ցուցված ջերմաստիճանը տեղաշարժվում է տասնյակ աստիճաններով, կամ խողովակը ճաքում կամ բարակում է ապակու գծի հատվածում կամ այրման հատվածում։ Այդ խնդրի հիմքում ընկած են ալկալիների գոլորշիների կամ հալված ապակիի կոռոզիայի արագությունն ու խողովակի նյութի ջերմահաղորդականությունը, որոնք միասին որոշում են ինչպես դրա ծառայության տևողությունը, այնպես էլ ջերմաստիճանի արձագանքման ուշացումը։.

Ալյումինային խողովակները (սովորաբար 99 % Al₂O₃) քիմիական կայունության շնորհիվ բավականին լավ դիմադրում են հալված ապակու և ալկալիների գոլորշիների հարձակմանը, սակայն ունեն միջին ջերմահաղորդականություն (մոտ 25–30 Վտ/մ·°C) և սահմանափակ ջերմային ցնցումների դիմադրություն։ Սիլիցիում-կարբիդային խողովակները, հատկապես սինթերացված կամ վերբյուրեղացված տեսակները, առաջարկում են ավելի բարձր ջերմահաղորդականություն (հաճախ 30–50 Վտ/մ·°C կամ ավելի) և ավելի լավ ջերմային ցնցումների դիմադրություն, ինչը նվազեցնում է արձագանքման ուշացումը, սակայն որոշ տեսակներ կարող են մակերեսային օքսիդացում կամ ռեակցիա ունենալ ուժեղ ալկալային միջավայրերում։ Կոռոզիան ընթանում է ալկալային օքսիդների ռեակցիայի միջոցով խողովակի մակերեսի հետ՝ ձևավորելով ցածր հալման շերտ, որը դանդաղ լուծվում կամ փշվում է։ Ջրում թաթախված դիրքերում հարձակումը ավելի արագ է; գագաթային կամ գերակառուցվածքի հատվածներում հարձակումը պայմանավորված է գոլորշու կոնդենսացմամբ։ Պատի բարակացումը մեծացնում է մեխանիկական ձախողման վտանգը, մինչդեռ հաստ կամ ցածր ջերմահաղորդականությամբ պատը մեծացնում է չափման ժամանակային հաստատունը։.

1450–1500 °C ջերմաստիճանում աշխատող կոնտեյներ-ապակյա վառարանում թագի մեջ կողք-կողքի տեղադրվել են երկու փակ ծայրերով պաշտպանիչ խողովակներ 90 օր ժամկետով։ Ալյումինային խողովակը (սկզբնական պատի հաստությունը 6 մմ) ամենաթեժ գոտում միջին 1,2 մմ նոսրացում ցուցաբերեց և, երբ այրիչի բեռը փոխվեց, չափված ժամանակային հաստատունը մոտավորապես 45 վայրկյան էր։ Սինթերացված սիլիցիումային կարբիդային խողովակը (սկզբնական պատի հաստությունը 5 մմ) նույն պայմաններում ցույց տվեց 0,7 մմ նոսրացում և ժամանակային հաստատուն մոտավորապես 28 վայրկյան։ Երկու խողովակներում էլ ճեղքեր չեն առաջացել։ Հեռացնելուց հետո ալյումինային մակերեսը ուներ նատրիում և կալիում պարունակող բարակ ռեակցիոն շերտ; սիլիցիումային կարբիդային մակերեսը ուներ բարակ սիլիկայական թաղանթ՝ սահմանափակ ալկալիների ներթափանցմամբ: Սիլիցիումային կարբիդային խողովակից ստացված ջերմաստիճանի չափումները ավելի ճշգրիտ հետևում էին գործընթացի փոփոխություններին, մինչդեռ ալյումինային խողովակը հետ էր մնում, ինչը պահանջում էր ավելի մեծ կառավարման մեռած գոտի:.

Շերտի ընտրությունը, հետևաբար, հավասարակշռում է կոռոզիոն դիմադրությունը, ջերմահաղորդականությունը և պատի հաստությունը տվյալ տեղանքի համար։ Թերմոէլեկտրային զույգի պաշտպանիչ խողովակի ապակիի վառարանում կոռոզիայի վերահսկման համար գործնական փոփոխականներն են նյութի մաքրությունը, խտությունը և ալկալային գոլորշու ազդեցությունը՝ համեմատած ապակու ուղղակի շփման հետ։ Ալյումինային և SiC թերմոէլեմենտային պատյանների ապակիի կատարողականությունը հաստատվում է պատի հաստության կորուստների և արձագանքման ժամանակի չափումներով նույն վառարանի պայմաններում, այլ ոչ միայն լաբորատոր կոռոզիայի տվյալներով։ Թերմոկուպլային խողովակի ծառայության ժամկետը հալված ապակիով երկարացվում է, երբ նյութը դիմադրում է ինչպես քիմիական հարձակմանը, այնպես էլ ջերմային ցնցմանը աշխատանքային ջերմաստիճանում։ Երբ ընթերցումները շեղվում են կամ խողովակները վաղաժամկետ ձախողվում են, հաստատող ապացույցներն են պատի հաստության չափումները և հայտնի ջերմաստիճանի փոփոխության ժամանակ դիտարկված ուշացումը։ Ավելի բարձր ջերմահաղորդականություն ունեցող և բավարար կոռոզիայից դիմացկուն խողովակի ընտրությունը, ինչպես երևում է թագի համեմատության մեջ՝ 1,2 մմ-ից մինչև 0,7 մմ նոսրացման և 45 վրկ-ից մինչև 28 վրկ ժամանակային հաստատունի կրճատումից, բարելավում է թե՛ չափման արձագանքը, և թե՛ ապակու վառարանում շահագործման ծառայության ժամկետը։.