Að velja rétta slíðurefnið fyrir undir-núllhylkjahitara

Algeng spurning í upphitunariðnaðinum: hvers vegna ræður venjulegur hitari úr ryðfríu stáli rörlykju ekki mínus 60 gráður? Stutta svarið er að efni hegða sér öðruvísi við mikla hitastig og það sem virkar við stofuhita getur orðið að ábyrgð í djúpum kulda.

Hylkishitarinn, stundum kallaður eins-rafmagnshitunarrör, samanstendur af viðnámsvír inni í málmslíðri, með magnesíumoxíð einangrun pakkað þétt inn á milli. Slíðan er sá hluti sem kemst í beina snertingu við efnið sem verið er að hita. Efniseiginleikar hans ráða því hvort hitarinn lifir af eða bilar.

Ryðfrítt stál 304 – algengur kostur

Gerð 304 ryðfríu stáli er algengasta slíðurefnið fyrir hylkishitara. Það býður upp á góða tæringarþol, fullnægjandi hitaleiðni og sanngjarnan kostnað. Fyrir forrit yfir frostmarki virkar það frábærlega.

En við mínus 60 gráður verður 304 ryðfrítt stál verulega minna sveigjanlegt. Það er líklegra til að sprunga vegna hitalosts eða vélrænnar álags. Hitasamdráttur frá stofuhita til frostefnaskilyrða er um 0,3% fyrir ryðfrítt stál. Þetta hljómar kannski ekki eins mikið, en í þétt settum hitara skapar þessi samdráttur alvöru streitu.

Byggt á reynslu er 304 fínt fyrir marga iðnaðarnotkun. En þegar hitastigið fer niður fyrir mínus 20 gráður og sérstaklega þegar nálgast mínus 60, verður betri málmvinnsluframmistaða nauðsynleg.

Ryðfrítt stál 316 og 316L – uppfærslan

Ryðfrítt stál af tegund 316 inniheldur meira nikkel og minna kolefni en 304. Þetta gefur því betri vélrænni eiginleika yfir breiðari hitastig. Það verður ekki stökkt eins auðveldlega við lágt hitastig.

Fyrir notkun niður í mínus 60 gráður er 316L oft lágmarkshylki sem mælt er með. Það heldur sveigjanleika sínum betur en 304 og býður upp á yfirburða tæringarþol. Viðbótarkostnaðurinn er hóflegur miðað við kostnaðinn við bilaðan hitara í mikilvægu kerfi.

Inconel málmblöndur – þegar bilun er ekki valkostur

Fyrir krefjandi öfga-lágt hitastig eru Inconel 600, 625, eða 800 röð málmblöndur staðalvalið. Þessi efni viðhalda vélrænni heilleika sínum frá frosthitastigi allt að 500 gráður á Celsíus og víðar.

Hitasamdráttur Inconel málmblöndur er um 0,2% frá stofuhita til hitastigs fljótandi köfnunarefnis - verulega minni en ryðfríu stáli. Þessi minni samdráttur þýðir minna innra álag við hitauppstreymi. Inconel höndlar einnig hitalost betur og þolir oxun og tæringu í erfiðu umhverfi.

Viðskiptin-eru kostnaður. Inconel slíður eru talsvert dýrari en ryðfríu stáli. En í forritum þar sem bilun í hitara þýðir týnd vara, skemmd búnaður eða öryggisáhætta er fjárfestingin réttlætanleg.

Það sem gagnablaðið ætti að segja þér

Rétt tilgreindur hylkishitari fyrir mínus 60-gráðu þjónustu ætti að tilgreina slíðrefnið og eiginleika þess við lágt hitastig. Leitaðu að skjalfestum prófunum við fyrirhugaðan hitastig. Spyrðu um varmasamdráttargögn og hvernig framleiðandinn gerir grein fyrir mismunaþenslu milli íhluta.

Sumir framleiðendur bjóða upp á Incoloy 840 sem millivalkost, með betri há-hitaafköstum en 800--röð efni fyrir ákveðin forrit. En fyrir hreinan lághitaframmistöðu er Inconel áfram viðmiðið.

Val á slíðraefni hefur bein áhrif á áreiðanleika hitara, endingartíma og heildarafköst í miklum kulda. Til að gera það rétt þarf að skilja ekki bara rekstrarhitastigið, heldur einnig hitauppstreymi sem hitarinn mun upplifa og umhverfið sem hann mun standa frammi fyrir.