Причини за повреда на нагревателните елементи на електрическите пещи

Живот нагревателни елементи зависи от редица фактори: от работната температура, естеството на нейната промяна във времето, дизайна и размера на нагревателя, ефекта на атмосферата на пещта върху него. Тя може да бъде причинена от постепенното окисляване на работещия материал (или от неговото разпрашване, ако говорим за благородни метали или нагреватели, работещи във вакуум или в защитна атмосфера) или загуба на механична якост.

Материалите, използвани за нагреватели, при нагряване образуват плътни оксидни филми, които предпазват основния материал от по -нататъшно окисляване, поради което до определени (за всеки материал) температури окисляването се развива изключително бавно и след преминаване през това температурно ниво процесът се ускорява рязко. Пръскането на материали във вакуум или защитна атмосфера също протича по същия начин.

Максимално допустимата температура на даден материал трябва да бъде температурата, при която процесът на окисляване или разпръскване на материала се увеличава рязко. Ако надхвърлите това ниво, животът на нагревателния елемент се намалява значително.

Когато нагревателят се окислява, оксидният филм върху него (като правило е непроводим или нископроводим) постепенно се сгъстява и напречното сечение на металната сърцевина намалява. Следователно съпротивлението на нагревателя постепенно се увеличава, а мощността, освободена в него, намалява. Когато това намаление на мощността стане значително (около 10-15%), нагревателят трябва да бъде заменен с нов, експлоатационният му живот приключва.

Постепенният процес на нарастване на съпротивлението на нагревателя в резултат на неговото окисляване или разпръскване не винаги е причината за подмяната му; много често нагревателят се проваля много преди съпротивлението му да достигне граничната си стойност. Нагревателят обикновено има няколко отслабени зони, малки пукнатини в местата на прегъване, включвания от оксидни филми и други подобни, при които се наблюдава локално повишаване на съпротивлението.

Такива зони с повишена устойчивост ще причинят локално прегряване в нагревателите и по -интензивно окисляване на местата на това прегряване. Интензивното окисляване от своя страна ще доведе до допълнително намаляване на напречното сечение на нагревателя в тези точки, допълнително повишаване на тяхната температура, процесът ще продължи с нарастваща скорост и ще доведе до изгаряне на нагревателя в една от тези точки .

Срок на експлоатация на 1 мм нагревател с тел в зависимост от температурата му (във въздуха)

Подобен ефект може да възникне, ако повърхността на нагревателя е замърсена или е неправилно проектирана, ако топлопредаването на някои от нейните части е трудно (например в частите на нагревателя, екранирани с огнеупорни опори или куки), като в резултат на което се образува локално прегряване.

Този вид локално прегряване няма да повлияе значително на намаляването на експлоатационния живот на нагревателя в случаите, когато абсолютните им стойности са ниски и температурите на най -горещите зони няма да достигнат стойностите, при които интензивното окисляване (или разпръскване) на материалът започва.

Следователно е необходимо да се стремим да гарантираме, че има известна граница между работната температура на нагревателя и неговата максимално допустима температура на нагряване, която надвишава стойността на възможното локално прегряване. Ако този запас е малък, тогава тези локални прегряване трябва да бъдат сведени до минимум чрез рационален дизайн и избора на големи напречни сечения на нагревателя, тъй като колкото по-големи са тези напречни сечения, толкова по-малък е процентът на локални стеснения, толкова по-малко локални ще има прегряване.

Причината за повредата на нагревателя също може да бъде неговата недостатъчна механична якост при високи температури, склонността му към пълзене или изкривяване. Например, ако нагревателят е проектиран по такъв начин, че при работна температура той започва да се деформира под собственото си тегло (издърпване на контурите на нагревателя, окачени на куките, изкривяване на намотките на нагревателя), тогава съседни завои или контури могат да се затворят , дъги на тези места и в резултат на това изгарят нагревател или просто локално изтъняване на участъка в резултат на разтягане с образуването на отново локално прегряване.

И накрая, нагревателят може да се повреди при химическо взаимодействие при работна температура с облицовъчните материали. електрическа фурнас които той влиза в контакт или с нейната атмосфера.

Работата на всеки материал в нагревателните елементи на електрическа съпротивителна пещ може да се характеризира с две температури — препоръчителната работна температура и максимално допустимата температура.

Максимално допустимата температура на материала съответства на температурната граница, отвъд която започва неговото интензивно окисляване или пръскане и съответно рязко намаляване на експлоатационния живот. Препоръчителната температура е под максимално допустимата.

В зоната, ограничена от препоръчителната температура на материала, експлоатационният живот на нагревателя е доста дълъг, за метални сплави около 12000-15000 часа. В тази област ограниченото локално прегряване не е ужасно, тъй като дори при значителните им размери температурата на нагревателя няма да надвишава максимално допустимата стойност. Следователно при такива температури могат да се използват малки напречни сечения на нагревателите. Естествено, във всички случаи, когато е възможно, нагревателите трябва да бъдат проектирани по такъв начин, че тяхната проектна температура да не надвишава препоръчителната.