เลขที่ 308 ถนน Gongxin สวนอุตสาหกรรม เมืองตงซิง เมืองจิงเจียง มณฑลเจียงซู ประเทศจีน
[email protected]/ [email protected]
การเลือกสิ่งที่ถูกต้อง หลอดเรืองแสง ต้องมีการประเมิน พารามิเตอร์หลัก 5 ประการ ได้แก่ อุณหภูมิในการทำงาน องค์ประกอบของวัสดุ รูปทรงของท่อ (รูปร่างและขนาด) ความเข้ากันได้ของบรรยากาศ และการกำหนดค่าเตาเผา . หากเกิดข้อผิดพลาดข้อใดข้อหนึ่งเหล่านี้ และผลลัพธ์ก็คือท่อขัดข้องก่อนกำหนด ชิ้นงานได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอ เวลาหยุดทำงานของเตาโดยไม่ได้วางแผน หรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุดคือเหตุการณ์ด้านความปลอดภัยที่เกิดจากการแตกของท่อและก๊าซที่เผาไหม้เข้าไปในห้องเตาเผา การตัดสินใจนี้มีความสำคัญทางวิศวกรรม เนื่องจากท่อรังสีที่ทำงานในเตาเผาอุตสาหกรรมอาจหมุนเวียนได้ นับพันครั้งตลอดอายุการใช้งาน 3 ถึง 10 ปี พบกับบรรยากาศไล่ระดับความร้อน บรรยากาศออกซิไดซ์และคาร์บูไรซิ่ง และภาระทางกลไปพร้อมๆ กัน ส่วนด้านล่างนี้จะอธิบายพารามิเตอร์การเลือกแต่ละตัวโดยละเอียดในทางปฏิบัติ พร้อมด้วยข้อมูลเฉพาะและตัวอย่างที่ใช้ประกอบกระบวนการตัดสินใจ
ท่อเรเดียนเป็นกล่องเผาไหม้ที่ปิดสนิทซึ่งสอดผ่านผนังของเตาอุตสาหกรรม เตาแก๊สจะยิงไฟภายในท่อ และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะเคลื่อนที่ไปตามความยาวของท่อ โดยทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบ U, W, P หรือแบบตรง ก่อนที่จะออกจากปล่องควันที่ปลายอีกด้าน ผนังท่อดูดซับความร้อนจากการเผาไหม้และแผ่กลับเข้าไปในห้องเตาเผาในรูปแบบรังสีอินฟราเรด ทำให้ชิ้นงานร้อนโดยไม่ต้องสัมผัสกันระหว่างก๊าซที่เผาไหม้และบรรยากาศของเตาเผา การแยกนี้เป็นจุดประสงค์พื้นฐานของท่อส่งรังสี: ช่วยให้มีบรรยากาศที่ควบคุมและมักจะป้องกันภายในห้องเตาเผา ในขณะที่ยังคงใช้การเผาไหม้ของก๊าซเป็นแหล่งความร้อน
ผนังท่อสัมผัสพร้อมกัน ก๊าซเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงถึง 1,150 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่าที่พื้นผิวด้านใน และบรรยากาศของเตาเผาซึ่งอาจลด เติมคาร์บูไรซิ่ง ไนไตรดิ้ง หรือเป็นกลางบนพื้นผิวด้านนอก ขณะเดียวกันก็รองรับน้ำหนักของตัวเองและน้ำหนักของชุดหัวเผาในรูปแบบคานยื่นหรือรองรับ ไม่มีส่วนประกอบอื่นๆ ในระบบเตาเผาที่ทำงานภายใต้ความต้องการด้านความร้อน เคมี และทางกลพร้อมกันนี้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมการเลือกวัสดุจึงเป็นทางเลือกที่สำคัญที่สุดในข้อกำหนดเฉพาะของท่อส่งรังสี
พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดประการเดียวในการเลือกท่อส่งรังสีคืออุณหภูมิการทำงานสูงสุด — โดยเฉพาะ อุณหภูมิผนังท่อ ไม่ใช่อุณหภูมิที่ตั้งไว้ของเตาเผา ผนังท่อจะร้อนกว่าบรรยากาศของเตาเผาเสมอเนื่องจากเป็นแหล่งความร้อนหลัก และโซนเปลวไฟภายในท่ออาจร้อนกว่าอุณหภูมิผนังท่อโดยเฉลี่ยที่ระบุโดยเทอร์โมคัปเปิลอย่างมาก
ในระบบท่อส่งรังสีที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดี อุณหภูมิผนังท่อมักจะทำงาน สูงกว่าอุณหภูมิที่กำหนดของเตาเผา 50 ถึง 150 องศาเซลเซียส . เตาที่ทำงานที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส อาจมีอุณหภูมิผนังท่อกระจายอยู่ที่ 950 ถึง 1,050 องศาเซลเซียส ที่บริเวณที่ร้อนที่สุดใกล้กับเปลวไฟของหัวเผา การระบุวัสดุท่อที่ได้รับการจัดอันดับตรงกับอุณหภูมิจุดตั้งค่าของเตาเผาโดยไม่เพิ่มส่วนต่างนี้เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของท่อก่อนเวลาอันควรในการให้บริการ
ตามกรอบทั่วไปสำหรับการจัดสรรแถบอุณหภูมิ:
| อุณหภูมิจุดตั้งค่าเตา | อุณหภูมิผนังท่อทั่วไป | คะแนนอุณหภูมิวัสดุขั้นต่ำ |
|---|---|---|
| สูงถึง 800 องศาเซลเซียส | 850 ถึง 950 องศาเซลเซียส | 1,000 องศาเซลเซียส |
| 800 ถึง 950 องศาเซลเซียส | 950 ถึง 1,100 องศาเซลเซียส | 1,150 องศาเซลเซียส |
| 950 ถึง 1,050 องศาเซลเซียส | 1,050 ถึง 1,200 องศาเซลเซียส | 1,250 องศาเซลเซียส |
| 1,050 ถึง 1,150 องศาเซลเซียส | 1,150 ถึง 1,300 องศาเซลเซียส | 1,350 องศาเซลเซียส |
| สูงกว่า 1,150 องศาเซลเซียส | 1,250 ถึง 1,400 องศาเซลเซียส | หลอดเซรามิกหรือ SiC นิกเกิลซูเปอร์อัลลอย |
ท่อส่งรังสีที่ถึงอุณหภูมิการทำงานวันละครั้งและคงประสบการณ์ความล้าจากความร้อนน้อยกว่าท่อที่หมุนเวียนจากอุณหภูมิเย็นไปจนถึงอุณหภูมิใช้งานและย้อนกลับ หลายครั้งต่อกะ . การหมุนเวียนด้วยความร้อนจะสร้างความเครียดจากความร้อนแบบเป็นรอบในผนังท่อจากการขยายตัวที่แตกต่างกันระหว่างโซนพื้นผิวด้านในที่ร้อนและโซนพื้นผิวด้านนอกที่เย็นกว่า การใช้งานที่มีการหมุนเวียนสูง เช่น เตาหลอมแบบแบตช์หรือเตาชุบแข็งที่โหลดและขนถ่ายบ่อยครั้ง ต้องใช้วัสดุท่อที่มีความต้านทานความล้าจากความร้อนที่เหนือกว่า ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงโลหะผสมที่มีปริมาณนิกเกิลสูงกว่าหรือเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์มากกว่าโลหะผสมที่มีเหล็ก
มาตรฐาน ASTM สำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมทนความร้อน (ASTM A297 และ A351) จัดหมวดหมู่เกรดโลหะผสมตามอุณหภูมิในการทำงาน และให้ข้อกำหนดคุณสมบัติขั้นต่ำที่ทำหน้าที่เป็นกรอบการเริ่มต้นที่มีประโยชน์สำหรับการเลือกใช้วัสดุ แม้ว่าข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะอาจพิสูจน์ได้ว่าเกินค่าขั้นต่ำเหล่านี้ ( แหล่งที่มา: ASTM International, ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการหล่อเหล็กกล้า, โลหะผสม, สำหรับการบริการที่อุณหภูมิสูง, A297/A297M ).
สภาพแวดล้อมทางเคมีทั้งสองด้านของผนังท่อเรืองแสงจะเป็นตัวกำหนดว่าตระกูลโลหะผสมชนิดใดเหมาะสม ท่อที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในบรรยากาศออกซิไดซ์อาจถูกโจมตีอย่างรวดเร็วในบรรยากาศที่มีคาร์บูไรซิ่งหรือซัลเฟอร์ และในทางกลับกัน ความเข้ากันได้ของวัสดุและบรรยากาศไม่สามารถต่อรองได้ และต้องสร้างขึ้นก่อนที่จะสรุปพารามิเตอร์การเลือกอื่นๆ
บรรยากาศของเตาเผาที่สัมผัสกับพื้นผิวท่อด้านนอกจะแตกต่างกันไปตามกระบวนการบำบัดความร้อน:
ก๊าซเผาไหม้ที่ไหลภายในท่อรังสีส่วนใหญ่จะเป็น CO2, H2O, N2 และ O2 ส่วนเกินในกรณีของการเผาไหม้แบบลดปริมาณก๊าซ หรือ CO, H2 และ N2 ในบริเวณที่มีการเผาไหม้สูง พื้นผิวด้านในสัมผัสกับสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ในบริเวณที่มีการเผาไหม้น้อยและสภาพแวดล้อมแบบรีดิวซ์หรือคาร์บูไรซิ่งในบริเวณที่มีเชื้อเพลิงสูงใกล้กับหัวฉีดหัวเผา การเผาไหม้ที่มีความเข้มข้นเฉพาะบริเวณใกล้กับปลายหัวเผาสามารถสร้างเขตรีดิวซ์ที่ส่งเสริมการเกิดคาร์บูไรเซชันของพื้นผิวด้านในของท่อ แม้ว่าอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงโดยรวมจะใกล้เคียงกับปริมาณสัมพัทธ์ก็ตาม
| ประเภทบรรยากาศ | กลไกการโจมตีหลัก | แนะนำตระกูลโลหะผสม | องค์ประกอบการผสมที่สำคัญสำหรับการต้านทาน |
|---|---|---|---|
| ออกซิไดซ์ (อากาศ, การเผาไหม้แบบไร้ไขมัน) | ออกซิเดชันที่พื้นผิว; การก่อตัวของขนาด | Fe-Cr-Ni ออสเทนนิติก; เฟ-ซีอาร์-อัล | Cr สูงกว่า 20%; Al สูงกว่า 3% สำหรับ FeCrAl |
| คาร์บูไรซิ่ง (เอนโดกาส, โซนรวย) | การดูดซับคาร์บอน การเปราะ | ออสเทนนิติก Ni สูง (มากกว่า 35% Ni); 40 ดอลลาร์ฮ่องกง; ดัดแปลง HP | พรรณีสูงกว่า 35%; การเพิ่ม Nb และ W |
| ไนไตรดิ้ง (แอมโมเนียที่แยกตัวออกจากกัน) | การก่อตัวของเฟสไนไตรด์ การเปราะ | ออสเทนนิติก Ni สูง; โลหะผสม Ni-เบส | Ni สูงกว่า 40%; หลีกเลี่ยงเกรดเฟอร์ริติกที่มี Cr สูง |
| ซัลฟิไดซ์ (เชื้อเพลิงที่มีซัลเฟอร์) | ซัลไฟด์; การสูญเสียโลหะอย่างรวดเร็ว | ออสเทนนิติก Cr สูง (มากกว่า 25% Cr); Ni-Cr | Cr สูงกว่า 25%; หลีกเลี่ยงโลหะผสมโคเบส |
| ลด/อุดมด้วยไฮโดรเจน | การลดขนาดออกไซด์ เป็นไปได้ H การเปราะ | ออสเตนิติก Fe-Ni-Cr; หลีกเลี่ยงเกรดเฟอร์ริติก | Ni สูงกว่า 20%; หลีกเลี่ยงเดลต้าเฟอร์ไรต์ในแนวเชื่อม |
| คาร์บูไรซิ่งรวมและออกซิไดซ์ (ไซคลิก) | เน่าสีเขียว การเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงที่ส่วนต่อประสานโลหะขนาด | โลหะผสมที่ดัดแปลงโดย HP; เซรามิก SiC | Nb, W, Si สูงกว่า 1.5% สำหรับเกรด HP |
ด้วยการกำหนดความเข้ากันได้ของอุณหภูมิการทำงานและบรรยากาศ เกรดโลหะผสมจึงสามารถเลือกได้จากตระกูลมาตรฐานที่ใช้ในการผลิตหลอดรังสีอุตสาหกรรม แต่ละกลุ่มมีจุดแข็งและข้อจำกัดเฉพาะที่กำหนดความเหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะ
HK40 (Fe-25Cr-20Ni-0.4C) เป็นโลหะผสมหล่อแบบหมุนเหวี่ยงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับหลอดรังสีในช่วงอุณหภูมิ 900 ถึง 1,050 องศาเซลเซียส . องค์ประกอบที่ค่อนข้างสมดุลให้ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีจากปริมาณโครเมียม ความแรงของการคืบที่เพียงพอจากระดับคาร์บอน 0.4% (ซึ่งตกตะกอนโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ที่อุณหภูมิสูงขึ้น) และความคุ้มทุนจากปริมาณนิกเกิลที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเกรดนิกเกิลที่สูงกว่า HK40 เป็นตัวเลือกแรกที่เหมาะสมสำหรับเตาหลอมคาร์บูไรซิ่งและเตาชุบแข็งแบบเป็นกลางที่อุณหภูมิการทำงานอยู่ภายในช่วงความสามารถ
ข้อจำกัดของ HK40 ปรากฏชัดเจนเหนืออุณหภูมิประมาณ 1,050 องศาเซลเซียส ซึ่งความแข็งแรงของการคืบลดลงอย่างรวดเร็ว และในบรรยากาศที่มีคาร์บูไรซิ่งอย่างรุนแรง โดยที่ปริมาณนิกเกิลที่ต่ำกว่า (20%) เมื่อเทียบกับโลหะผสมเกรด HP ทำให้มีความอ่อนไหวต่อการดูดซับคาร์บอนมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเกิดการเปราะของเฟสซิกมาหลังการบริการที่ขยายเวลาออกไป
โลหะผสมที่ดัดแปลงโดย HP (Fe-25Cr-35Ni-0.4C พร้อมด้วยการเติม Nb, W, Ti หรือการผสมผสาน) จะช่วยขยายเพดานอุณหภูมิในการทำงานให้ยาวขึ้น 1,100 ถึง 1,150 องศาเซลเซียส และให้ความต้านทานต่อการเกิดคาร์บูไรเซชันได้ดีกว่า HK40 อย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากมีปริมาณนิกเกิลที่สูงกว่า การเติมไนโอเบียมในเกรด HP-Nb จะตกตะกอนคาร์ไบด์ NbC ที่เสถียร ซึ่งต้านทานการละลายและรักษาความแข็งแรงของการคืบของโลหะผสมในการให้บริการแบบขยาย เกรดที่ดัดแปลงโดย HP เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับเตาหลอมแก๊สคาร์บูไรซิ่ง เตาหลอมอุณหภูมิสูง และการใช้งานใดๆ ที่คาดว่าอุณหภูมิผนังท่อจะเกิน 1,050 องศาเซลเซียสในการให้บริการ
สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการมากที่สุด — อุณหภูมิที่สูงกว่า 1,100 องศาเซลเซียส บรรยากาศที่มีคาร์บูไรซิ่งหรือซัลไฟด์อย่างรุนแรง หรือการใช้งานที่ต้องการความต้านทานความล้าจากความร้อนเป็นพิเศษ — โลหะผสมนิกเกิลสูงที่มีปริมาณนิกเกิลเป็น 55 ถึง 75 โดยน้ำหนัก% ให้ประสิทธิภาพที่โลหะผสมที่มีธาตุเหล็กไม่สามารถเทียบเคียงได้ วัสดุเหล่านี้มีราคาแพงกว่าเกรด HK40 หรือ HP อย่างมาก แต่ในการใช้งานที่โลหะผสมที่มีธาตุเหล็กเสียหายภายใน 12 ถึง 18 เดือน และโลหะผสมนิกเกิลสูงจะมีอายุการใช้งาน 4 ถึง 7 ปี เศรษฐศาสตร์นิยมอย่างมากกับโลหะผสมระดับพรีเมียม แม้ว่าจะมีต้นทุนเริ่มแรกสูงกว่าก็ตาม
หลอดรังสีเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ทำงานที่อุณหภูมิที่เกินความสามารถของโลหะผสมใดๆ — สูงสุดถึง 1,350 ถึง 1,400 องศาเซลเซียส อุณหภูมิผนังท่อในการให้บริการอย่างต่อเนื่อง SiC มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม (สร้างชั้นผิว SiO2 ที่ป้องกัน) และมีการนำความร้อนสูงมาก (ประมาณ มากกว่าโลหะผสม 3 ถึง 5 เท่า ) และทนทานต่อคาร์บูไรเซชัน ไนไตรด์ และซัลไฟด์ได้ดีเยี่ยม ข้อจำกัดหลักของหลอดรังสี SiC คือความเปราะ ซึ่งไม่สามารถทนต่อแรงกระแทกทางกลหรือแรงกดที่จุดซึ่งจะทำให้เซรามิกแตกร้าวได้ และยังมีต้นทุนที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทางเลือกที่เป็นโลหะที่มีขนาดเท่ากัน
หลอด SiC เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับสายการอบอ่อนแบบต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูง การอบอ่อนแบบสว่างของแถบสเตนเลส การแปรรูปเหล็กซิลิคอน และเตาเผาใดๆ ที่ความถี่ในการเปลี่ยนท่อโลหะสูงจนไม่อาจยอมรับได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ
เหล็กหล่อและท่อเหล็กคาร์บอนต่ำมักพบในการติดตั้งเตาเผาแบบเก่าหรือแบบต้นทุนต่ำซึ่งมีอุณหภูมิในการทำงานต่ำกว่า 750 องศาเซลเซียส และความต้องการบรรยากาศมีน้อยมาก เหนืออุณหภูมินี้ การเกิดออกซิเดชันและการเติบโตอย่างรวดเร็วของสะเก็ดเหล็กออกไซด์บนเหล็กกล้าที่ไม่มีโลหะผสมหรือโลหะผสมต่ำ ทำให้วัสดุเหล่านี้ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานท่อส่งรังสีใดๆ ที่คาดว่าจะมีอายุการใช้งานเกิน 6 ถึง 12 เดือน หากข้อกำหนดเฉพาะของท่อแบบ หลอดเรืองแสง เสนอเหล็กกล้าที่ไม่เจือหรือโลหะผสมต่ำสำหรับอุณหภูมิการทำงานที่สูงกว่า 750 องศาเซลเซียส ข้อกำหนดดังกล่าวต้องมีการแก้ไขก่อนดำเนินการติดตั้ง
รูปทรงของท่อส่งรังสี - รูปร่างของทางเดินของท่อที่ก๊าซที่เผาไหม้ไหลผ่าน - ส่งผลโดยตรงต่อความสม่ำเสมอในการกระจายความร้อนในเตาเผา ความเหมาะสมของท่อสำหรับการกำหนดค่าเตาเผาที่แตกต่างกัน และปริมาณความร้อนที่ทำได้ต่อท่อ รูปทรงสี่แบบนั้นใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไป โดยแต่ละแบบมีข้อดีเฉพาะและการใช้งานที่เหมาะสม
ท่อส่งรังสีตรงผ่านผนังเตาด้านหนึ่ง ขยายห้องเตาหลอม และออกผ่านผนังด้านตรงข้าม หัวเผาจะยิงจากปลายด้านหนึ่งและก๊าซไอเสียจะไหลออกจากอีกด้านหนึ่ง ท่อตรงให้การกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยมตามความยาวในการใช้งานในแนวนอนหรือแนวตั้ง และเป็นรูปทรงที่ง่ายที่สุดในการผลิต ติดตั้ง และเปลี่ยน เหมาะสำหรับเตาเผาที่มีความกว้างภายในเพียงพอเพื่อรองรับความยาวท่อทั้งหมด — โดยทั่วไป 1,000 ถึง 3,000 มม ความยาวที่ให้ความร้อน — และเป็นมาตรฐานในเตาหลอมแบบต่อเนื่องแถบ เตาหลอมลวด และเตาหลอมแบบแบทช์บางประเภท
ท่อรูปตัว U ประกอบด้วยขาขนาน 2 ขาที่เชื่อมต่อกันด้วยการโค้งงอ 180 องศาที่ปลายปิด โดยสามารถเข้าถึงหัวเผาและปล่องควันได้จากผนังเตาเผาเดียวกัน ก๊าซจะไหลจากหัวเผาลงไปที่ขาข้างหนึ่ง รอบโค้งรูปตัวยู และหนุนขากลับไปยังทางออกปล่องควัน ท่อรูปตัว U เป็นรูปทรงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเตาเผาแบบกลุ่ม เตาบำบัดความร้อน และการใช้งานใดๆ ที่สามารถเข้าถึงจากด้านเดียวของเตาเผาได้จริง ความท้าทายในการออกแบบเบื้องต้นของท่อรูปตัว U คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างขายิงแบบร้อนและขากลับที่เย็นลง — พื้นผิวด้านในของส่วนโค้งรูปตัว U ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าค่าเฉลี่ยของขากลับอย่างมาก ทำให้เกิดบริเวณที่เน้นความร้อนซึ่งต้องการความหนาของผนังและคุณภาพของวัสดุที่เพียงพอเพื่อต้านทานการเสียรูปของการคืบตลอดอายุการใช้งาน
W-tubes ขยายแนวคิด U-tube โดยการเพิ่ม U-bend อันที่สอง เพื่อสร้างทางเดินของท่อที่กลับทิศทางสองครั้งภายในห้องเตาเผาก่อนที่จะกลับคืนสู่กำแพงเผา ท่อ W ให้ความร้อนที่ยาวกว่าในความลึกของห้องเตาเผาที่กำหนด ส่งผลให้ความร้อนเข้าต่อการเจาะผนังเตามากกว่าท่อ U ที่มีหน้าตัดที่คล้ายกัน ใช้ในการใช้งานที่ต้องการความร้อนจำเพาะสูง เช่น เตาชุบแข็งแบบแบตช์ที่ให้ผลผลิตสูง แต่รูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้นทำให้การผลิตที่มีความทนทานต่อมิติมีความท้าทายมากขึ้น และยากต่อการเปลี่ยนในการให้บริการ
ท่อ P (หรือที่เรียกว่าท่อข้อศอกหรือท่อหมุนเวียนปลายเดียว) ใช้ปลอกหมุนเวียนภายในภายในตัวท่อด้านนอก หัวเผาจะยิงเข้าที่ปลอกด้านใน ก๊าซที่เผาไหม้จะเดินทางลงไปที่ปลอกแขนในทิศทางย้อนกลับที่ปลายปิด และไหลกลับขึ้นไปบนช่องว่างวงแหวนระหว่างปลอกและท่อด้านนอกไปยังทางออกปล่องไฟที่ปลายหัวเผา พื้นผิวด้านนอกของท่อ P มีการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอมากกว่าท่อ U เนื่องจากปลอกด้านในที่ร้อนจะอุ่นก๊าซที่ไหลกลับก่อนที่จะปล่อยออกมา ช่วยลดความแตกต่างของอุณหภูมิตามความยาวของท่อด้านนอก ท่อ P ถูกนำมาใช้มากขึ้นในการออกแบบเตาเผาประสิทธิภาพสูงสมัยใหม่ ซึ่งข้อกำหนดหลักคือความสม่ำเสมอของอุณหภูมิทั่วทั้งโซนที่ให้ความร้อน
ภายในรูปทรงแต่ละประเภท เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและความหนาของผนังเป็นพารามิเตอร์มิติหลักเพื่อระบุ:
วิธีการผลิตตัวหลอดรังสีมีผลโดยตรงต่อคุณภาพทางโลหะวิทยา ความแม่นยำของมิติ และสมรรถนะที่อุณหภูมิสูง เส้นทางการผลิตสามเส้นทางถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ โดยแต่ละเส้นทางมีลักษณะด้านคุณภาพเฉพาะ
การหล่อแบบแรงเหวี่ยงเป็นวิธีการผลิตที่ได้มาตรฐานและเป็นที่ต้องการสำหรับส่วนตรงของท่อเรเดียนโลหะและขาท่อ โลหะผสมหลอมเหลวถูกเทลงในแม่พิมพ์หมุน แรงเหวี่ยงหนีศูนย์จะผลักโลหะเหลวออกไปชิดผนังแม่พิมพ์และคงไว้ตรงนั้นในขณะที่แข็งตัว ผลที่ได้คือหลอดที่มี โซนด้านนอกมีเนื้อละเอียดหนาแน่น (ที่แรงเหวี่ยงสูงสุด) และโซนเกรนที่หยาบขึ้นเรื่อยๆ ไปยังรูด้านใน เนื่องจากพื้นผิวด้านนอกทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่ารูด้านในในท่อเรเดียน การไล่ระดับของโครงสร้างเกรนนี้จึงสอดคล้องอย่างยิ่งกับการกระจายความเค้น — โซนด้านนอกที่หนาแน่นให้ความต้านทานการคืบคลานที่อุณหภูมิต่ำกว่า และโครงสร้างด้านในที่หยาบกว่าให้ความแข็งแรงเพียงพอ โดยไม่มีความแข็งแกร่งมากเกินไปที่โครงสร้างเกรนละเอียดจะสร้างขึ้นในโซนด้านในที่ร้อนกว่า
ท่อหล่อแบบแรงเหวี่ยงมีความเหนือกว่าการหล่อแบบคงที่ในการให้บริการที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง งานวิจัยจาก European Foundry Association (CAEF, ข้อมูลประสิทธิภาพการหล่อโลหะผสมทนความร้อน, 2019) ยืนยันว่าหลอด HK40 ที่หล่อแบบหมุนเหวี่ยงมีอายุการแตกของครีพโดยประมาณ ยาวขึ้น 40 ถึง 60% ดีกว่าการหล่อแบบคงที่ที่เทียบเท่าขององค์ประกอบโลหะผสมเดียวกันที่ทดสอบที่อุณหภูมิ 1,000 องศาเซลเซียสภายใต้ระดับความเค้นเดียวกัน เนื่องจากมีโครงสร้างจุลภาคที่หนาแน่นและสม่ำเสมอมากกว่าที่เกิดจากแรงเหวี่ยงระหว่างการแข็งตัว
การหล่อแบบคงที่ (แรงโน้มถ่วง) ใช้สำหรับส่วนโค้งงอรูปตัวยู ส่วนประกอบข้อศอก และองค์ประกอบทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งไม่สามารถสร้างได้โดยการหล่อแบบแรงเหวี่ยง การหล่อแบบคงที่มีโครงสร้างจุลภาคที่หยาบกว่า มีความพรุนสูงกว่า และความแปรปรวนของโครงสร้างจุลภาคมากกว่าการหล่อแบบแรงเหวี่ยง ยอมรับได้สำหรับส่วนโค้งงอที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าขาท่อ แต่ไม่ควรใช้กับส่วนขาท่อที่จะต้องสัมผัสกับอุณหภูมิในการทำงานสูงสุด เมื่อระบุท่อกระจายรังสีชนิด U-tube การยืนยันว่าส่วนขาตรงนั้นถูกหล่อแบบหมุนเหวี่ยงและมีเพียงส่วนโค้งงอเท่านั้นที่หล่อแบบคงที่ถือเป็นหลักปฏิบัติทางวิศวกรรมที่ดี
ท่อแผ่รังสีที่ดัดและเชื่อม — ขึ้นรูปจากแผ่นรีดหรือท่ออัดที่มีรอยเชื่อมตามยาวหรือเส้นรอบวง — ถูกนำมาใช้เป็นครั้งคราวในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 900 องศาเซลเซียส) หรือในวัสดุที่ไม่คล้อยตามการหล่อ เช่น โลหะผสมบางชนิดที่มีความแข็งแรงสูงในการกระจายตัว การเชื่อมในโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นได้ เนื่องจากโดยทั่วไปบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของการเชื่อมจะมีความแข็งแรงของการคืบต่ำกว่าโลหะฐาน ในการใช้งานท่อแผ่รังสีวิกฤตที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 900 องศาเซลเซียส ท่อแบบหล่อจึงเป็นที่ต้องการมากกว่างานเชื่อมด้วยเหตุผลนี้
การกำหนดค่าทางกายภาพของเตาเผาและระบบหัวเผาที่ใช้จะจำกัดตัวเลือกท่อส่งรังสีที่มีอยู่ และต้องตรวจสอบความเข้ากันได้ระหว่างท่อกับหัวเผาก่อนจึงจะสรุปการสั่งซื้อท่อได้
การติดตั้งท่อส่งรังสีแนวนอน — รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดในเตาเผาแบบต่อเนื่องและเตาเผาแบบหลายเตาเผา — จะทำให้ท่อได้รับความเครียดจากการดัดงอจากน้ำหนักของตัวเองและน้ำหนักของชุดหัวเผา ความเค้นดัดงอสูงสุดเกิดขึ้นที่ช่วงกลางของท่อตรงหรือที่ทางแยกโค้งรูปตัวยูของท่อรูปตัวยู สำหรับช่วงแนวนอนยาวเกินประมาณ 1,500 ถึง 2,000 มม. ในวัสดุ HK40 อาจจำเป็นต้องใช้แป้นรองรับที่ช่วงกลางหรือการเลือกท่อที่มีผนังหนาขึ้นเพื่อจำกัดการคืบคลานตลอดอายุการใช้งานที่อุณหภูมิการทำงาน
การติดตั้งในแนวตั้ง (การยิงท่อลงหรือขึ้นด้านบนผ่านพื้นเตาหลอมหรือหลังคา) ช่วยลดความเครียดจากการดัดงอจากน้ำหนักของตัวเอง แต่การเชื่อมต่อปลายท่อและระบบหน้าแปลนต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับน้ำหนักเต็มของท่อในแรงดึงหรือแรงอัด แทนที่จะอาศัยโครงสร้างท่อเพื่อรับภาระการดัดงอ การติดตั้งในแนวตั้งมักใช้ในเตาหลอมแบบระฆัง เตาหลอมหม้อ และเส้นการอบอ่อนแบบต่อเนื่องบางเส้น
อัตราการเผาหัวเผา — แสดงเป็น kW หรือ MBtu/ชม — กำหนดฟลักซ์ความร้อนผ่านผนังท่อ การรับภาระความร้อนเกินค่าสูงสุดที่แนะนำของท่อจะทำให้พื้นผิวด้านในร้อนเกินไปเกินความสามารถในการคืบของโลหะผสม ซึ่งนำไปสู่การเร่งการหย่อนคล้อยและการแตกร้าวในที่สุด ตามแนวทางทั่วไป หลอดรังสีโลหะมาตรฐานในวัสดุ HK40 หรือ HP ได้รับการออกแบบมาเพื่อ ความหนาแน่นฟลักซ์ความร้อนสูงสุด 60 ถึง 90 kW/m2 ของพื้นที่ผิวด้านนอกของท่อ หลอด SiC สามารถรับภาระความร้อนที่สูงขึ้นได้เนื่องจากมีการนำความร้อนที่เหนือกว่า การยืนยันว่าอัตราการยิงของหัวเผาที่เสนอนั้นอยู่ภายในขีดจำกัดการโหลดความร้อนของท่อสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวที่ระบุนั้นเป็นขั้นตอนบังคับในกระบวนการคัดเลือก
ท่อส่งรังสีจะต้องเชื่อมต่อทางกลไกกับชุดหัวเผาที่ปลายไฟและจุดต่อปล่องควันที่ปลายทางออก โดยทั่วไปการเชื่อมต่อเหล่านี้จะทำผ่านหน้าแปลนยึดที่ประกอบกับวัสดุทนไฟหรือแผงผนังเตาหลอม การออกแบบหน้าแปลนท่อ Radiant แตกต่างกันไปตามผู้ผลิตและผู้สร้างเตาเผา และรูปทรงปลายการเชื่อมต่อของท่อจะต้องตรงกับระบบการติดตั้งเตาเผาที่มีอยู่ เมื่อเปลี่ยนท่อในเตาเผาที่มีอยู่ การได้รับแบบท่อเดิมหรือการสำรวจมิติของการติดตั้งบนผนังเตาหลอมก่อนสั่งซื้อท่อทดแทนจะช่วยป้องกันความไม่ตรงกันของขนาดที่มีราคาแพงซึ่งต้องมีการดัดแปลงเตาเผาเพื่อแก้ไข
การทำความเข้าใจโหมดความล้มเหลวของ Radiant Tube ที่พบบ่อยที่สุด — และสาเหตุที่แท้จริงในการเลือกหรือข้อผิดพลาดในการใช้งาน — ให้ข้อมูลเชิงลึกเชิงปฏิบัติว่าพารามิเตอร์การเลือกใดมีความสำคัญมากที่สุดในแต่ละบริบทของการใช้งาน
การคืบคลาน - การเสียรูปลงอย่างต่อเนื่องของท่อแนวนอนภายใต้น้ำหนักตัวเองที่อุณหภูมิสูง - เป็นรูปแบบความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดในหลอดรังสีที่เป็นโลหะ มันเกิดขึ้นเมื่อ:
การป้องกันการเลือก: ระบุวัสดุที่มีระยะขอบด้านความปลอดภัยเพียงพอต่อความเค้นแตกจากการคืบที่อุณหภูมิการทำงานสูงสุด และตรวจสอบว่าขนาดท่อทำให้เกิดความเค้นดัดงอที่ยอมรับได้ที่อุณหภูมินั้น ข้อมูลการคืบของโลหะผสมทนความร้อนที่เผยแพร่ใน ASTM A297 และในคู่มือการหล่อโลหะผสมทนความร้อน AFS ระบุค่าความเครียดการแตกร้าวของการคืบที่จำเป็นสำหรับการคำนวณนี้
การทำให้เป็นคาร์บอน - การดูดซับคาร์บอนจากบรรยากาศของเตาเผาเข้าสู่พื้นผิวด้านนอกของท่อ - เกิดขึ้นในโลหะผสมของเหล็ก - โครเมียม - นิกเกิลทั้งหมดในระดับหนึ่งในเตาเผาบรรยากาศแบบคาร์บูไรซิ่ง การเกิดคาร์บูไรเซชันอย่างรุนแรงจะสร้างชั้นผิวคาร์บอนสูงที่เปราะและมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน เมื่อเวลาผ่านไป ชั้นคาร์บูไรซ์จะแพร่กระจายเข้าด้านใน ส่งผลให้ความหนาของผนังรับน้ำหนักมีประสิทธิภาพลดลง และทำให้สูญเสียความต้านทานการคืบคลานอย่างต่อเนื่อง การป้องกันการเลือก: ใช้เกรดโลหะผสมนิกเกิลดัดแปลง HP หรือสูงในเตาเผาบรรยากาศคาร์บูไรซิ่ง หลีกเลี่ยง HK40 ซึ่งความต้านทานต่อการเกิดคาร์บูไรเซชันเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดชีวิต
ออกซิเดชันอย่างรวดเร็วซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของตะกรันมากเกินไปและผนังบางลงเกิดขึ้นเมื่อใช้โลหะผสมของท่อสูงกว่าอุณหภูมิออกซิเดชันสูงสุดที่แนะนำ หรือเมื่อโครเมียมป้องกันหรือตะกรันอลูมินาถูกรบกวนเนื่องจากการหมุนเวียนด้วยความร้อน ความเสียหายทางกล หรือการโจมตีทางเคมี การแตกเป็นเสี่ยงของตะกรัน — การหลุดออกของชั้นออกไซด์หนาในระหว่างการทำความเย็น — เร่งการสูญเสียโลหะและสามารถนำเศษออกไซด์เข้าสู่บรรยากาศของเตาเผาได้ การป้องกันการเลือก: ยืนยันว่าคะแนนอุณหภูมิออกซิเดชันต่อเนื่องสูงสุดของโลหะผสมนั้นเกินอุณหภูมิผนังท่ออย่างน้อย 50 องศาเซลเซียส .
รอยแตกเมื่อยล้าจากความร้อน — โดยทั่วไปเริ่มต้นที่พื้นผิวด้านนอกและแพร่กระจายเข้าไปด้านใน — เป็นผลมาจากแรงดึงแบบไซคลิกและความเค้นอัดที่เกิดจากการให้ความร้อนและความเย็นซ้ำๆ มีความรุนแรงมากที่สุดใกล้กับความเข้มข้นของความเค้นเรขาคณิต เช่น รอยเชื่อม จุดเชื่อมต่อโค้งรูปตัว U และจุดยึดหน้าแปลน การใช้งานในรอบสูงที่มีรอบความร้อน-ความเย็นหลายรอบต่อกะจะสะสมความเสียหายจากความล้าได้เร็วกว่าการใช้งานรอบต่ำ การป้องกันการเลือก: ในการใช้งานที่มีการหมุนเวียนสูง ให้ใช้โลหะผสมนิกเกิลสูงหรือท่อเซรามิก SiC ที่มีความต้านทานความล้าจากความร้อนที่เหนือกว่า หลีกเลี่ยงส่วนโค้งงอแบบหล่อคงที่ในการปั่นจักรยานสูง
การโจมตีด้วยซัลไฟด์ — โดดเด่นด้วยการก่อตัวของสเกลอย่างรวดเร็วด้วยโครงสร้างซัลไฟด์-ออกไซด์เป็นชั้นๆ และการสูญเสียโลหะแบบเร่ง — เกิดขึ้นในเตาเผาที่แปรรูปชิ้นงานที่มีซัลเฟอร์หรือการใช้ก๊าซเชื้อเพลิงที่มีซัลเฟอร์ เป็นหนึ่งในโหมดความล้มเหลวที่รวดเร็วและทำลายล้างที่สุดสำหรับหลอดรังสี ท่อที่ล้มเหลวเนื่องจากซัลไฟด์อาจสูญเสีย ความหนาของผนัง 2 ถึง 5 มม. ต่อปี เมื่อเทียบกับน้อยกว่า 0.5 มม. ต่อปีในบริการออกซิเดชันเท่านั้น การป้องกันการเลือก: ระบุแหล่งกำมะถันในกระบวนการก่อนเลือกท่อโลหะผสม และระบุโลหะผสมที่มีโครเมียมสูง (มากกว่า 25 น้ำหนัก%) หากมีกำมะถันอยู่ที่ความเข้มข้นที่มีความหมาย
รายการตรวจสอบต่อไปนี้จะรวมกระบวนการคัดเลือกไว้ในลำดับคำถามที่มีโครงสร้างซึ่งควรตอบก่อนที่จะสรุปข้อกำหนดเฉพาะของหลอดรังสี คำถามแต่ละข้อเชื่อมโยงกับพารามิเตอร์การเลือกที่กล่าวถึงข้างต้น
ที่ หลอดเรืองแสง ซีรีส์ที่ผลิตโดย Casting Huaye ครอบคลุมถึงส่วนตรงที่หล่อแบบแรงเหวี่ยง, ท่อ U, ท่อ W และส่วนประกอบโค้งงอแบบหล่อคงที่ใน HK40, เกรดที่ดัดแปลงโดย HP และโลหะผสมนิกเกิลสูง พร้อมการสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับวัสดุเฉพาะการใช้งานและการเลือกรูปทรงตามอุณหภูมิของเตาเผา บรรยากาศ และข้อมูลรอบการทำงาน
การตัดสินใจเลือกหลอด Radiant จากต้นทุนการซื้อเริ่มแรกเพียงอย่างเดียวจะทำให้ต้นทุนรวมตลอดวงจรการบำรุงรักษาเตาเผาสูงกว่าการตัดสินใจเกี่ยวกับต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) อย่างสม่ำเสมอ การทำความเข้าใจตัวขับเคลื่อนต้นทุนในแต่ละสถานการณ์ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกรณีทางธุรกิจสำหรับการเลือกโลหะผสมระดับพรีเมียม เมื่อแรงกดดันด้านต้นทุนเริ่มแรกสูง
ที่ total cost of operating a radiant tube system over a maintenance period includes:
พิจารณาเตาหลอมคาร์บูไรซิ่งแบบแบตช์ที่ทำงานที่อุณหภูมิ 940 องศาเซลเซียส พร้อมด้วยหลอดรังสีชนิด U จำนวน 20 หลอด หลอด HK40 มีอายุการใช้งาน 2 ปีในบรรยากาศคาร์บูไรซิ่ง หลอดดัดแปลงของ HP มีอายุการใช้งาน 5 ปี หากต้นทุนของท่อ HK40 คือ 60% ของต้นทุนท่อที่ดัดแปลงโดย HP ต่อชุด และการเปลี่ยนท่อแต่ละครั้งต้องใช้แรงงานในการบำรุงรักษา 16 ชั่วโมงบวกกับเวลาหยุดทำงานของเตาเผา 2 วัน โดยมีมูลค่าการผลิต 15,000 เหรียญสหรัฐต่อวัน:
ในสถานการณ์การบำบัดความร้อนทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การคำนวณต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของจะเป็นประโยชน์ การเลือกวัสดุท่อที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่เหมาะสมทางเทคนิค สำหรับสภาพการทำงานแทนที่จะเป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำที่สุด เนื่องจากการหยุดทำงานและค่าแรงของการเปลี่ยนเพิ่มเติมนั้นสูงกว่าราคาพรีเมียมเริ่มต้นของวัสดุที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามาก
เครื่องทำความร้อนแบบท่อแบบใช้รังสีความร้อนคือระบบทำความร้อนแบบอินฟราเรดที่ใช้แก๊สซึ่งสร้างความอบอุ่นโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในท่อโลหะที่ปิดล้อม และแผ่พลังงานความร้อนไปยังวั...
READ MOREหากคุณบริหารจัดการคลังสินค้าขนาดใหญ่ โรงเก็บเครื่องบิน หรือพื้นที่โรงงานที่มีผู้คนพลุกพล่าน คุณอาจเคยเดินอยู่ใต้ระบบทำความร้อนแบบแขวนเพดาน และสังเกตเห็นว่าพื้นที่บางแห่งรู้สึ...
READ MOREท่อโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นท่อโลหะที่ผลิตจากโลหะผสมสูตรพิเศษ โดยทั่วไปแล้วจะมีส่วนประกอบเป็นนิกเกิล โครเมียม หรือโคบอลต์ ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อรักษาความแข็งแร...
READ MOREท่อ Radiant ต้องการระบบไอเสียเฉพาะเพื่อกำจัดผลพลอยได้จากการเผาไหม้อย่างปลอดภัย รวมถึงคาร์บอนมอนอกไซด์และก๊าซหุงต้มอื่นๆ ออกจากท่อที่ปิดสนิท และกำหนดเส้นทางออกไปนอกอาคารผ่...
READ MOREเราจะตอบกลับคุณโดยเร็วที่สุด
โลหะผสมที่กำหนดเองสำหรับการขาย
ขายส่งโลหะผสมชนิดต่างๆ
