Kodėl silicio karbido vamzdžiai karštoje krosnyje tarnauja ilgiau nei metaliniai

Jei krosnies vamzdis sugenda, tai retai kada įvyksta taip, kad būtų patogu laboratorijoje. Jis išlinksta, apsitraukia nuosėdomis, įtrūksta ties pakaba arba nustoja perduoti šilumą taip, kaip tai darė pirmąjį metą. Būtent šiai problemai spręsti ir sukurti silicio karbido vamzdžiai. Ne tam, kad būtų “keramika vietoj plieno”. Vamzdis, kuris gali išlaikyti aukštesnę temperatūrą, atiduoti daugiau šilumos ir vis tiek atrodyti kaip vamzdis, kai lydiniai jau pradeda išlinkti.

Metaliniai spinduliniai vamzdžiai ant popieriaus atrodo patrauklūs. Juos galima suvirinti. Juos galima daužyti. Pirkimo užsakymas atrodo pigus. Tada sienos temperatūra pakyla ir prasideda šliaužimas. Susidaro oksidų apnašos, kurios pleiskanoja ir atima šilumą. Kad eksploatacijos sąlygos išliktų priimtinos, daugelis legiruotų vamzdžių eksploatuojami esant nedideliam šilumos srautui – dažnai 25–30 kW/m² diapazone. Reikia didesnės galios? Reikia pridėti vamzdžių arba perkaitinti turimus ir juos greičiau pakeisti.

Silicio karbidas keičia ribas. Ši medžiaga gerai laidžia šilumą ir gerai spinduliuoja. Ant jos nesusidaro stora, pleiskanojanti plėvelė. Naudodami silikonizuotą SiC (SiSiC), mes nuolat projektuojame spinduliavimo vamzdžius, kurių srautas yra maždaug dvigubai didesnis – apie 50 kW/m² – be vidurinės dalies nuokrypio, būdingo nikelio lydiniams. Stiprumas išlieka 1350–1380 °C temperatūrų diapazone. Po to ribą nustato laisvasis silicis SiSiC sudėtyje. Mes neparduodame produktų, kurie viršija šią ribą, ir nesitikime, kad ji bus viršyta.

Ne kiekvienas SiC vamzdis yra ta pati detalė.

SiSiC yra tankus ir dujų nepraleidžiantis. Degimo produktai lieka viduje. Technologinės dujos nepatenka į vidų. Ilgi horizontalūs spinduliniai vamzdžiai, aušinimo vamzdžiai, kai kurie jutikliai – tai pagrindinis elementas, kai reikalingas sandarumas ir tvirtumas.

Rekristalizuotas SiC yra akytas, labai grynas ir nepaprastai atsparus terminiams smūgiams. Naudojant oro transporto sistemose temperatūra gali siekti apie 1600 °C. Nereikia tikėtis, kad jis išlaikys slėgį. Naudokite jį ten, kur liepsna ir ciklinių pokyčių sąlygos kenkia vamzdžiui, o dujų sandarumas nėra svarbus.

Sukepintas SiC yra tankus, labai grynas, dujų nepraleidžiantis ir dažniausiai pasirenkamas kaip termoporos apsauginis vamzdelis, kai aplinkoje yra korozinių ar abrazyvinių dujų. Jutikliai pokyčius užfiksuoja greičiau nei per aliuminio oksidą, nes sienelė laidžia elektrą. Platinos termoparams vis dar dažnai naudojame vidinį aliuminio oksido įdėklą. Jei to nepadarysite, SiC gali laidinti elektrą pakankamai, kad sutrikdytų jautriojo elemento veikimą.

Tos nesėkmės, kurias iš tikrųjų matome, yra nuobodžios. Uždaras galas palietė grindis. Spaustukas įstrigo į sieną. Degiklis degė ne centre ir vienoje pusėje paliko karštą juostelę. SiC vamzdis nesusidaužo ir toliau veikia. Jis suskilinėja. Oksidacija yra realus reiškinys – silicio dioksidas kaupiasi ore – tačiau paprastai ji vyksta lėtai ir atlieka apsauginę funkciją. O blogas laikiklis – ne.

Jei keičiate metalą į SiC, neperrašykite senojo ilgio ir sienelės storio, o pakeiskite tik medžiagos pavadinimą. Nurodykite temperatūrą, atmosferą, ar vamzdis bus montuojamas horizontaliai ar vertikaliai, ir ar jis turi būti dujų nepraleidžiantis. Tik tada medžiagos klasė ir sienelės storis turės reikšmę. Silicio karbido vamzdžių privalumas yra paprastas: daugiau šilumos perduodama per sienelę, mažiau išlinkimo tarpą, mažiau netikėtų sustabdymų. Tai įmanoma tik tuomet, jei vamzdis yra parinktas kaip krosnies dalis, o ne kaip standartinis vamzdžio gabalas iš lentynos.