Zakaj cevi iz silicijevega karbida zdržijo dlje kot kovinske v vroči peči

Če se cev peči pokvari, se to redko zgodi na način, ki bi bil primeren za laboratorijske razmere. Uvije se, se lušči, razpoči na mestu pritrditve ali ne prenaša več toplote tako, kot je to počela v prvem letu. Prav za reševanje tega problema so izdelane cevi iz silicijevega karbida. Ne gre za “keramiko namesto jekla”. Cev, ki lahko deluje pri višjih temperaturah, odvaja več toplote in še vedno izgleda kot cev, ko se zlitinske različice že začnejo upogibati v obliko banane.

Kovinske sevalne cevi so na papirju na prvi pogled privlačne. Lahko jih varite. Lahko jih udarjate. Naročilo izgleda poceni. Nato pa se temperatura stene dvigne in prevlada lezanje. Oksidna skorja se širi, lušči in odvzema toploto. Da bi zagotovili sprejemljivo življenjsko dobo, veliko cevi iz zlitin deluje pri zmernem toplotnem toku – pogosto v območju 25–30 kW/m². Potrebujete večjo zmogljivost? Dodate cevi ali pa tiste, ki jih imate, preveč segrevate in jih zato prej zamenjate.

Silicijev karbid spreminja meje. Material ima dobro toplotno prevodnost in dobro oddaja toploto. Na njem se ne tvori debela, luščena skorja. S siliciranim SiC (SiSiC) redno razvijamo sevalne cevi za približno dvakrat večji pretok, okoli 50 kW/m², brez padca zmogljivosti na sredini, ki ga povzročajo nikljeve zlitine. Trdnost se ohranja v območju 1350–1380 °C. Nad to mejo je omejitev prosti silicij v SiSiC. Ne prodajamo izdelkov, ki presegajo to mejo, in upamo, da bo tako ostalo.

Vse SiC-cevke niso enake.

SiSiC je gost in neprepusten za pline. Plamen ostane znotraj. Procesni plin ostane zunaj. Dolge vodoravne sevalne cevi, hladilne cevi, nekaj sond – to je pravi delovni konj, kadar potrebujete tesnjenje in togost.

Rekristalizirani SiC je porozen, zelo čist in izjemno odporen na toplotne šoke. Pri delovanju na zraku lahko doseže temperaturo okoli 1600 °C. Ne pričakujte, da bo vzdržal tlak. Uporabljajte ga tam, kjer plamen in ciklične spremembe izpostavljajo cev velikim obremenitvam, pri čemer ne gre za plinsko neprepustnost.

Sintrani SiC je gost, visoko čistega, neprepusten za pline in običajna izbira za zaščitno cev termopara v korozivnih ali abrazivnih plinih. Senzorji zaznavajo spremembe hitreje kot skozi aluminijev oksid, ker stena prevaja toploto. Pri platinskih termoelementih še vedno pogosto uporabljamo notranjo oblogo iz aluminijevega oksida. Če to izpustite, je SiC dovolj električno prevoden, da lahko moti občutljiv element.

Napake, ki jih dejansko opazimo, so dolgočasne. Zaprti konec se je dotaknil tal. Sponka je stisnila steno. Gorilnik je gorel izven središča in na eni strani pustil vročo progo. SiC-cev se ne vdolbi in nato še naprej deluje. Odlomi se. Oksidacija je resnična – silicijev dioksid se na zraku nabira –, vendar je običajno počasna in ima zaščitno vlogo. Slaba obešalka pa ni.

Če zamenjujete kovino s SiC, ne prevzemajte starih mer dolžine in debeline stene ter ne spreminjajte le imena materiala. Navedite nam temperaturo, atmosfero, ali gre za vodoravno ali navpično namestitev ter ali mora biti cev neprepustna za pline. Šele takrat bosta vrsta materiala in debelina stene imeli pomen. Prednost cevi iz silicijevega karbida je preprosta: več toplote skozi steno, manj upogibanja v razponu, manj nepričakovanih izpadov. To se zgodi le, če je cev opredeljena kot del peči, ne pa kot kos cevi iz serijske proizvodnje.