Prečo rúrky z karbidu kremíka vydržia v horúcej peci dlhšie ako kovové

Ak dôjde k poruche rúrky v peci, zriedka sa to stane spôsobom, ktorý by bol prijateľný v laboratórnych podmienkach. Rúrka sa prehne, pokryje sa okují, praskne v mieste uchytenia alebo prestane odvádzať teplo tak, ako to robila v prvom roku. Práve na riešenie tohto problému sú určené rúrky z karbidu kremíka. Nie ide o to, že by išlo o “keramiku namiesto ocele”. Trubica, ktorá vydrží vyššie teploty, odvádza viac tepla a stále vyzerá ako trubica aj vtedy, keď sa verzie zo zliatin už začali deformovať do tvaru banánu.

Kovové sálavé rúrky vyzerajú na papieri lákavo. Dajú sa zvárať. Dajú sa ohýbať. Objednávka vyzerá lacno. Potom však teplota steny stúpa a nastupuje tepelné kĺzanie. Vytvára sa oxidová vrstva, ktorá sa odlupuje a odoberá teplo. Aby bola životnosť prijateľná, mnohé rúrky zo zliatin pracujú pri skromnom tepelnom toku – často v rozmedzí 25–30 kW/m². Potrebujete vyšší výkon? Pridáte ďalšie rúrky alebo tie existujúce prehrievate a skôr ich vymeníte.

Karbid kremíka posúva hranice možností. Tento materiál má pri vysokých teplotách dobrú tepelnú vodivosť a vyznačuje sa dobrým vyžarovaním tepla. Nevytvára sa na ňom hrubá, odlupujúca sa vrstva. Vďaka silikonizovanému SiC (SiSiC) pravidelne navrhujeme žiarivé trubice s približne dvojnásobným svetelným tokom, okolo 50 kW/m², bez poklesu výkonu v strede rozpätia, ktorý sa vyskytuje pri zliatinách niklu. Pevnosť sa udržuje v rozmedzí 1350–1380 °C. Nad touto hranicou je limitom voľný kremík v SiSiC. Nepredávame výrobky, ktoré túto hranicu prekračujú, a nespoliehame sa na náhodu.

Nie všetky SiC rúrky sú rovnaké súčiastky.

SiSiC je hustý a plynotesný. Produkty spaľovania zostávajú vnútri. Procesný plyn zostáva vonku. Dlhé horizontálne žiarové rúrky, chladiace rúrky, niektoré sondy – toto je osvedčený materiál, keď potrebujete tesnosť a tuhosť.

Rekryštalizovaný SiC je porézny, veľmi čistý a má vynikajúcu odolnosť voči tepelným šokom. Pri prevádzke na vzduchu môže dosiahnuť teplotu približne 1600 °C. Neočakávajte od neho, že bude odolávať tlaku. Používajte ho tam, kde plameň a cyklické zaťaženie namáhajú rúrku a kde nie je dôležitá plynová tesnosť.

Spečený SiC je hustý, má vysokú čistotu, je nepropustný pre plyny a predstavuje bežnú voľbu pre ochrannú rúrku termočlánku v prostredí s korozívnymi alebo abrazívnymi plynmi. Senzory zaznamenávajú zmenu rýchlejšie ako cez oxid hlinitý, pretože stena je elektricky vodivá. Pri platinových termočlánkoch sa však vo vnútri stále často používa korundová vložka. Ak ju vynecháte, SiC môže viesť elektrický prúd natoľko, že to môže spôsobiť poruchu citlivého prvku.

Poruchy, s ktorými sa skutočne stretávame, sú nudné. Uzavretý koniec dopadol na podlahu. Svorka poškriabala stenu. Horák horel mimo stredu a na jednej strane zanechal horúci pruh. SiC trubica sa nepoškriabe a potom ďalej funguje. Odlupuje sa. Oxidácia je skutočná – kremík sa na vzduchu rozširuje – ale zvyčajne prebieha pomaly a má ochrannú funkciu. Zlý záves však nie je.

Ak nahrádzate kov materiálom SiC, nepreberajte staré rozmery dĺžky a hrúbky steny a nemenia len názov materiálu. Uveďte nám teplotu, atmosféru, orientáciu (horizontálnu alebo vertikálnu) a či musí byť rúrka plynotesná. Až vtedy budú mať trieda materiálu a hrúbka steny nejaký význam. Výhoda rúrok z karbidu kremíka je jednoduchá: väčší prenos tepla cez stenu, menšie prehýbanie v rozpätí a menej neočakávaných odstávok. To sa stane len vtedy, ak je rúrka špecifikovaná ako súčasť pece, a nie ako kus rúrky z regálu.