Mengapa Tabung Pelindung Termokopel Cepat Rusak atau Mengalami Penyimpangan dalam Tungku Kaca

Mengapa Tabung Pelindung Termokopel Cepat Rusak atau Mengalami Penyimpangan dalam Tungku Kaca

Setelah dua belas tahun mendukung operasi peleburan kaca, masalah yang berulang adalah pembacaan termokopel secara bertahap mengalami penyimpangan atau tabung pelindung rusak jauh sebelum masa pemeliharaan terjadwal. Suhu tungku stabil dan elemen termokopelnya merupakan tipe yang tepat, namun suhu yang ditunjukkan bergeser puluhan derajat atau tabung retak atau menipis di garis kaca atau di ruang pembakaran. Faktor-faktor yang mendasari hal ini adalah laju korosi akibat uap alkali atau kaca cair serta konduktivitas termal bahan tabung, yang secara bersama-sama menentukan masa pakai dan keterlambatan respons suhu.

Tabung alumina (biasanya 99 % Al₂O₃) cukup tahan terhadap serangan kaca cair dan uap alkali berkat stabilitas kimianya, namun tabung ini memiliki konduktivitas termal sedang (sekitar 25–30 W/m·K) dan ketahanan terhadap guncangan termal yang terbatas. Tabung silikon karbida, terutama jenis yang disinter atau direkristalisasi, menawarkan konduktivitas termal yang lebih tinggi (seringkali 30–50 W/m·K atau lebih) dan ketahanan terhadap guncangan yang lebih baik, yang mengurangi kelambatan respons, tetapi beberapa jenis dapat mengalami oksidasi permukaan atau reaksi dalam atmosfer yang sangat basa. Korosi terjadi melalui reaksi oksida alkali dengan permukaan tabung, membentuk lapisan dengan titik leleh rendah yang perlahan larut atau terkelupas. Pada posisi terendam, serangan korosi terjadi lebih cepat; sedangkan pada bagian mahkota atau superstruktur, serangan korosi didorong oleh kondensasi uap. Penipisan dinding meningkatkan risiko kegagalan mekanis, sedangkan dinding yang tebal atau memiliki konduktivitas rendah meningkatkan konstanta waktu pengukuran.

Dalam tungku kaca wadah yang beroperasi pada suhu 1450–1500 °C, dua tabung pelindung ujung tertutup dipasang berdampingan di bagian puncak tungku selama 90 hari. Tabung alumina (ketebalan dinding asli 6 mm) menunjukkan penipisan rata-rata 1,2 mm di zona terpanas dan konstanta waktu terukur sekitar 45 detik saat beban pembakar diubah. Tabung silikon karbida sinter (ketebalan dinding awal 5 mm) menunjukkan penipisan sebesar 0,7 mm dalam kondisi yang sama dan konstanta waktu sekitar 28 detik. Tidak terjadi retakan tembus pada kedua tabung tersebut. Setelah dilepas, permukaan alumina memiliki lapisan reaksi tipis yang mengandung natrium dan kalium; permukaan silikon karbida memiliki kerak silika tipis dengan penetrasi alkali yang terbatas. Pembacaan suhu dari tabung silikon karbida mengikuti perubahan proses dengan lebih akurat, sedangkan tabung alumina tertinggal cukup jauh sehingga memerlukan rentang mati kontrol yang lebih besar.

Oleh karena itu, pemilihan tabung harus mempertimbangkan keseimbangan antara ketahanan korosi, konduktivitas termal, dan ketebalan dinding sesuai dengan lokasi spesifiknya. Untuk pengendalian korosi pada tabung pelindung termokopel di tungku kaca, variabel-variabel praktis yang perlu diperhatikan adalah kemurnian bahan, kepadatan, serta paparan terhadap uap alkali dibandingkan dengan kontak langsung dengan kaca. Kinerja kaca selubung termokopel alumina versus SiC dikonfirmasi dengan mengukur kehilangan ketebalan dinding dan waktu respons di bawah kondisi tungku yang sama, bukan hanya berdasarkan data korosi laboratorium saja. Umur tabung termokopel dalam kaca cair akan lebih panjang jika bahan tersebut tahan terhadap serangan kimia dan guncangan termal pada suhu operasi. Ketika pembacaan melenceng atau tabung rusak lebih awal, bukti yang mengonfirmasi hal ini adalah pengukuran ketebalan dinding dan jeda waktu yang diamati selama perubahan suhu yang diketahui. Memilih tabung dengan konduktivitas lebih tinggi dan ketahanan korosi yang memadai—sebagaimana ditunjukkan oleh pengurangan penipisan dari 1,2 mm menjadi 0,7 mm serta penurunan konstanta waktu dari 45 detik menjadi 28 detik dalam perbandingan pada bagian mahkota—akan meningkatkan responsivitas pengukuran dan masa pakai dalam aplikasi tungku kaca.