أسباب تلف عناصر التسخين للأفران الكهربائية

حياة عناصر التسخين يعتمد على عدد من العوامل: على درجة حرارة التشغيل ، وطبيعة التغيير بمرور الوقت ، وتصميم وحجم السخان ، وتأثير جو الفرن عليه. يمكن أن يحدث بسبب الأكسدة التدريجية لمواد العمل (أو عن طريق سحقها ، إذا كنا نتحدث عن معادن ثمينة أو سخانات تعمل في فراغ أو في جو وقائي) أو فقدان القوة الميكانيكية.

تشكل المواد المستخدمة للسخانات ، عند تسخينها ، أغشية أكسيد كثيفة تحمي المادة الأساسية من مزيد من الأكسدة ، وبالتالي ، حتى درجات حرارة معينة (لكل مادة) ، تتطور الأكسدة ببطء شديد ، وبعد المرور عبر مستوى درجة الحرارة هذا ، تتسارع العملية بحدة. يتم أيضًا رش المواد في فراغ أو جو واقٍ بنفس الطريقة.

يجب أن تكون درجة الحرارة القصوى المسموح بها للمادة هي درجة الحرارة التي تزداد فيها عملية الأكسدة أو التشتت للمادة بشكل حاد. إذا تجاوزت هذا المستوى ، فسيتم تقليل عمر عنصر التسخين بشكل كبير.

عندما يتأكسد السخان ، فإن طبقة الأكسيد الموجودة عليه (عادة ما تكون غير موصلة أو منخفضة الموصلية) تتكاثف تدريجياً ويقل المقطع العرضي لللب المعدني. لذلك ، تزداد مقاومة السخان تدريجياً ، وتقل الطاقة المنبعثة فيه. عندما يصبح هذا الانخفاض في الطاقة كبيرًا (حوالي 10-15 ٪) ، يجب استبدال السخان بآخر جديد ، وتنتهي مدة خدمته.

إن العملية التدريجية لزيادة مقاومة السخان نتيجة الأكسدة أو التشتت ليس دائمًا سبب استبداله ؛ في كثير من الأحيان يفشل السخان لفترة طويلة قبل أن تصل مقاومته إلى قيمته المحددة. عادة ما يحتوي السخان على عدة مناطق ضعيفة ، وشقوق صغيرة في الانحناءات ، وشوائب من أغشية الأكسيد وما شابه ، حيث لوحظ زيادة محلية في المقاومة.

سوف تتسبب هذه المناطق ذات المقاومة المتزايدة في ارتفاع درجة الحرارة المحلية في السخانات والمزيد من الأكسدة المكثفة في أماكن ارتفاع درجة الحرارة. الأكسدة الشديدة ، بدورها ، ستؤدي إلى مزيد من الانخفاض في المقطع العرضي للسخان في هذه النقاط ، وزيادة أخرى في درجة حرارتها ، وستستمر العملية بمعدل متزايد وستؤدي إلى احتراق السخان عند أحد هذه النقاط.

عمر خدمة السخان السلكي 1 مم حسب درجة حرارته (في الهواء)

يمكن أن يحدث تأثير مماثل إذا كان سطح السخان متسخًا أو مصممًا بشكل غير صحيح ، إذا كان نقل الحرارة إلى بعض أجزائه صعبًا (على سبيل المثال ، في أجزاء المدفأة المحمية بدعامات أو خطافات مقاومة للحرارة) ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الموضعية.

لن يؤثر هذا النوع من الحرارة الزائدة الموضعية بشكل كبير على تقليل عمر خدمة السخان في الحالات التي تكون فيها قيمها المطلقة منخفضة ودرجات حرارة المناطق الأكثر سخونة لن تصل إلى القيم التي عندها أكسدة مكثفة (أو تشتت) يبدأ من المادة.

لذلك ، من الضروري السعي لضمان وجود حد معين بين درجة حرارة التشغيل للسخان ودرجة حرارة التسخين القصوى المسموح بها ، والتي تتجاوز قيمة التسخين المحلي المحتمل. إذا كان هذا الهامش صغيرًا ، فيجب تقليل هذه التسخين المحلي إلى الحد الأدنى من خلال التصميم العقلاني واختيار المقاطع العرضية الكبيرة للسخان ، نظرًا لأنه كلما كانت هذه المقاطع العرضية أكبر ، كلما كانت النسبة المئوية للقيود المحلية أصغر ، كلما قل عدد الأماكن المحلية. ارتفاع درجة الحرارة.

يمكن أن يكون سبب فشل السخان هو قوته الميكانيكية غير الكافية في درجات الحرارة المرتفعة ، وميله إلى الزحف أو الالتواء.على سبيل المثال ، إذا تم تصميم السخان بطريقة تبدأ في التشوه تحت وزنه عند درجة حرارة التشغيل (سحب حلقات السخان المعلقة على الخطافات ، وتشويه لفائف السخان) ، ثم يمكن إغلاق المنعطفات أو الحلقات المجاورة ، والأقواس في هذه الأماكن ، ونتيجة لذلك ، حرق المدفأة أو ببساطة التخفيف الموضعي للقسم نتيجة للتمدد مع تشكيل ارتفاع درجة الحرارة المحلية مرة أخرى.

أخيرًا ، يمكن أن يتلف السخان بالتفاعل الكيميائي عند درجة حرارة التشغيل مع مواد التبطين. فرن كهربائيالتي يتلامس معها أو بجوها.

يمكن تمييز أداء أي مادة في عناصر التسخين لفرن المقاومة الكهربائية بدرجتين حرارة - درجة حرارة التشغيل الموصى بها وأقصى درجة حرارة مسموح بها.

تتوافق درجة الحرارة القصوى المسموح بها للمادة مع حد درجة الحرارة الذي يبدأ بعده أكسدة أو تناثر مكثف ، وبالتالي انخفاض حاد في عمر الخدمة. درجة الحرارة الموصى بها أقل من الحد الأقصى المسموح به.

في المنطقة المحددة بدرجة حرارة المواد الموصى بها ، تكون مدة خدمة السخان طويلة جدًا ، بالنسبة للسبائك المعدنية حوالي 12000-15000 ساعة. في هذه المنطقة ، لا يعد ارتفاع درجة الحرارة المحلي المحدود أمرًا فظيعًا ، لأنه حتى مع أحجامها الكبيرة ، لن تتجاوز درجة حرارة السخان الحد الأقصى المسموح به للقيمة. لذلك يمكن استخدام المقاطع العرضية الصغيرة للسخان في درجات الحرارة هذه.بطبيعة الحال ، في جميع الحالات حيثما أمكن ذلك ، يجب تصميم السخانات بطريقة لا تتجاوز درجة حرارة تصميمها درجة الحرارة الموصى بها.