Cauzele deteriorării elementelor de încălzire ale cuptoarelor electrice

Viaţă elemente de incalzire depinde de o serie de factori: de temperatura de funcționare, natura modificării acesteia în timp, designul și dimensiunea încălzitorului, efectul atmosferei cuptorului asupra acestuia. Poate fi cauzată de oxidarea treptată a materialului de lucru (sau de pulverizarea acestuia, dacă vorbim de metale prețioase sau de încălzitoare care funcționează în vid sau în atmosferă protectoare) sau de o pierdere a rezistenței mecanice.

Materialele folosite pentru încălzitoare, atunci când sunt încălzite, formează pelicule dense de oxid care protejează materialul de bază de oxidarea ulterioară, prin urmare, până la anumite (pentru fiecare material) temperaturi, oxidarea se dezvoltă extrem de lent, iar după trecerea prin acest nivel de temperatură, procesul se accelerează. brusc. Pulverizarea materialelor în vid sau atmosferă de protecție se procedează, de asemenea, în același mod.

Temperatura maximă admisă a unui material ar trebui să fie temperatura la care procesul de oxidare sau dispersie a materialului crește brusc. Dacă depășiți acest nivel, durata de viață a elementului de încălzire se reduce semnificativ.

Când încălzitorul se oxidează, filmul de oxid de pe acesta (de obicei neconductiv sau slab conductiv) se îngroașă treptat, iar secțiunea transversală a miezului metalic scade. Prin urmare, rezistența încălzitorului crește treptat, iar puterea eliberată în acesta scade. Când această reducere a puterii devine semnificativă (aproximativ 10-15%), încălzitorul trebuie înlocuit cu unul nou, durata de viață a acestuia se termină.

Procesul treptat de creștere a rezistenței încălzitorului ca urmare a oxidării sau împrăștierii acestuia nu este întotdeauna motivul înlocuirii acestuia; de foarte multe ori încălzitorul se defectează cu mult înainte ca rezistența sa să atingă valoarea limită. Încălzitorul are de obicei mai multe zone slăbite, mici fisuri la coturi, incluziuni de filme de oxid și altele asemenea, unde se observă o creștere locală a rezistenței.

Astfel de zone de rezistență crescută vor provoca supraîncălzire locală în încălzitoare și oxidare mai intensă în locurile acestei supraîncălziri. Oxidarea intensă, la rândul său, va duce la o scădere suplimentară a secțiunii transversale a încălzitorului în aceste puncte, o creștere suplimentară a temperaturii lor, procesul va continua într-un ritm crescător și va duce la arderea încălzitorului la unul dintre aceste puncte.

Durata de viață a unui încălzitor de sârmă de 1 mm în funcție de temperatura acestuia (în aer)

Un efect similar poate apărea dacă suprafața încălzitorului este murdară sau proiectată incorect, dacă transferul de căldură către unele dintre părțile sale este dificil (de exemplu, în părțile încălzitorului ecranate cu suporturi refractare sau cârlige), ducând la supraîncălzire locală.

Acest tip de supraîncălzire locală nu va afecta semnificativ reducerea duratei de viață a încălzitorului în cazurile în care valorile absolute ale acestora sunt scăzute, iar temperaturile zonelor cele mai fierbinți nu vor atinge valorile la care oxidarea intensivă (sau împrăștierea) a materialului începe.

Prin urmare, este necesar să ne străduim să ne asigurăm că există o anumită limită între temperatura de funcționare a încălzitorului și temperatura maximă admisă de încălzire, care depășește valoarea unei posibile supraîncălziri locale. Dacă această marjă este mică, atunci aceste supraîncălziri locale trebuie reduse la minimum printr-o proiectare rațională și prin alegerea secțiunilor transversale mari ale încălzitorului, deoarece cu cât aceste secțiuni transversale sunt mai mari, cu atât procentul de constrângeri locale este mai mic, cu atât mai puțin local va avea supraîncălzirea.

Motivul defecțiunii încălzitorului poate fi, de asemenea, rezistența sa mecanică insuficientă la temperaturi ridicate, tendința de a se deforma sau de a deforma.De exemplu, dacă încălzitorul este proiectat astfel încât la temperatura de funcționare să înceapă să se deformeze sub propria greutate (trăgând buclele de încălzire care atârnă pe cârlige, deformarea bobinelor de încălzire), atunci spirele sau buclele adiacente se pot închide, arcuri în aceste locuri și, ca urmare, arde încălzitorul sau pur și simplu subțierea locală a secțiunii ca urmare a întinderii cu formarea din nou a supraîncălzirii locale.

În cele din urmă, încălzitorul poate fi deteriorat prin interacțiunea chimică la temperatura de funcționare cu materialele de căptușeală. cuptor electriccu care intră în contact sau cu atmosfera ei.

Performanța oricărui material din elementele de încălzire ale unui cuptor cu rezistență electrică poate fi caracterizată prin două temperaturi - temperatura de funcționare recomandată și temperatura maximă admisă.

Temperatura maximă admisă a materialului corespunde limitei de temperatură dincolo de care începe oxidarea sau stropirea sa intensă și, în consecință, o reducere bruscă a duratei de viață. Temperatura recomandată este sub cea maximă admisă.

În zona limitată de temperatura recomandată a materialului, durata de viață a încălzitorului este destul de lungă, pentru aliajele metalice aproximativ 12000-15000 ore. În această zonă, supraîncălzirea locală limitată nu este teribilă, deoarece chiar și cu dimensiunile lor semnificative, temperatura încălzitorului nu va depăși valoarea maximă admisă. Prin urmare, secțiunile transversale mici ale încălzitorului pot fi utilizate la astfel de temperaturi.Desigur, în toate cazurile în care este posibil, încălzitoarele trebuie proiectate astfel încât temperatura lor de proiectare să nu depășească cea recomandată.