De ce tuburile din carbură de siliciu au o durată de viață mai lungă decât cele din metal într-un cuptor la temperaturi ridicate

Dacă un tub de cuptor se defectează, rareori o face într-un mod care să fie ușor de gestionat în laborator. Se deformează, se acoperă cu depuneri, se fisurează la nivelul unui suport sau nu mai transferă căldura la fel ca în primul an de funcționare. Aceasta este problema pentru care sunt concepute tuburile din carbură de siliciu. Nu “ceramică în loc de oțel”. Un tub care poate rezista la temperaturi mai ridicate, poate disipa mai multă căldură și totuși să arate ca un tub chiar și după ce versiunile din aliaj au început să se deformeze.

Tuburile radiante din metal par o soluție atractivă pe hârtie. Le poți suda. Le poți lovi. Comanda de achiziție pare ieftină. Apoi, temperatura peretelui crește și fenomenul de fluaj preia controlul. Stratul de oxid se îngroașă, se exfoliază și absoarbe căldura. Pentru a menține o durată de viață acceptabilă, multe tuburi din aliaj funcționează la un flux termic modest — adesea în intervalul de 25–30 kW/m². Aveți nevoie de o putere mai mare? Adăugați tuburi sau le suprasolicitați pe cele existente și le înlocuiți mai repede.

Carbură de siliciu schimbă limitele. Materialul are o conductivitate termică bună și o capacitate bună de radiație. Nu se formează o crustă groasă și exfoliantă pe suprafața sa. Cu SiC siliconat (SiSiC), proiectăm în mod regulat tuburi radiante pentru un flux de aproximativ două ori mai mare, în jur de 50 kW/m², fără scăderea de performanță la jumătatea intervalului de lucru, caracteristică aliajelor de nichel. Rezistența se menține în intervalul 1350–1380 °C. Dincolo de această limită, siliciul liber din SiSiC reprezintă limita maximă. Nu comercializăm produse care depășesc această limită și nu ne bazăm pe speranțe.

Nu toate tuburile din SiC sunt identice.

SiSiC este un material dens și etanș la gaze. Flacăra rămâne în interior. Gazul de proces rămâne în exterior. Tuburi radiante orizontale lungi, tuburi de răcire, câteva sonde — acesta este elementul de bază atunci când aveți nevoie de etanșeitate și rigiditate.

SiC-ul recristalizat este poros, foarte pur și extrem de rezistent la șocuri termice. În condiții de funcționare cu aer, poate atinge aproximativ 1600 °C. Nu-l folosiți pentru a menține presiunea. Folosiți-l în aplicații în care flacăra și ciclurile termice solicită intens tubul, iar etanșeitatea la gaze nu este esențială.

SiC sinterizat este un material dens, de înaltă puritate, etanș la gaze și reprezintă alegerea obișnuită pentru tubul de protecție al termocuplului în medii cu gaze corozive sau abrazive. Senzorii detectează schimbarea mai rapid decât în cazul aluminei, deoarece peretele este conductor. În cazul termocuplurilor din platină, se utilizează încă adesea o căptușeală din alumină în interior. SiC poate conduce electric suficient de bine încât să afecteze un element fin dacă se omite această măsură.

Eșecurile pe care le observăm efectiv sunt plictisitoare. Un capăt închis a atins podeaua. O clemă a strâns peretele. Un arzător a funcționat descentrat și a lăsat o dâră fierbinte pe o parte. Tubul din SiC nu se îndoaie și nu continuă să funcționeze. Se ciobește. Oxidarea este reală — siliciul se depune în aer — dar, de obicei, este un proces lent și protector. Un suport defect nu este.

Dacă înlocuiți metalul cu SiC, nu preluați pur și simplu lungimea și grosimea peretelui vechi, schimbând doar denumirea materialului. Precizați-ne temperatura, atmosfera, orientarea orizontală sau verticală și dacă tubul trebuie să fie etanș la gaze. Abia atunci clasa de calitate și grosimea peretelui vor avea o semnificație. Avantajul tuburilor din carbură de siliciu este simplu: mai multă căldură transmisă prin perete, mai puțină deformare pe lungime și mai puține opriri neașteptate. Acest lucru se întâmplă doar dacă tubul este specificat ca o piesă de cuptor, nu ca o bucată de țeavă de pe raft.