Οι οργανικές κόλλες είναι η «αδυναμία αντοχής στη θερμότητα» των επενδύσεων αλουμίνας.
Τα κεραμικά φύλλα αλουμίνας εγγενώς διαθέτουν εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες: τα κεραμικά φύλλα α-αλουμίνας, που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανία, έχουν σημείο τήξης 2054°C. Ακόμη και σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας 1200-1600°C, διατηρούν δομική σταθερότητα και μηχανική αντοχή, ικανοποιώντας πλήρως τις απαιτήσεις των περισσότερων βιομηχανικών σεναρίων υψηλής θερμοκρασίας. Ωστόσο, τα κεραμικά φύλλα δεν μπορούν να «κολληθούν» απευθείας στο εσωτερικό τοίχωμα των μεταλλικών σωλήνων και πρέπει να βασίζονται σε οργανικές κόλλες για συγκόλληση και στερέωση. Ωστόσο, η χημική δομή και οι μοριακές ιδιότητες αυτών των κολλών καθορίζουν ότι η αντοχή τους στη θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή των ίδιων των κεραμικών φύλλων.
Τα βασικά συστατικά των οργανικών κολλών είναι τα πολυμερή (όπως εποξειδικές ρητίνες, τροποποιημένα ακρυλικά και φαινολικές ρητίνες). Όταν οι θερμοκρασίες υπερβαίνουν τους 150-200°C, αυτοί οι ομοιοπολικοί δεσμοί σταδιακά σπάνε, προκαλώντας στο πολυμερές «θερμική υποβάθμιση»: πρώτον, μαλακώνει και γίνεται κολλώδες, χάνοντας την αρχική του αντοχή συγκόλλησης. Περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας πάνω από 250°C οδηγεί σε περαιτέρω ανθρακοποίηση και ευθραυστότητα, χάνοντας εντελώς την αντοχή συγκόλλησης.
Ακόμη και οι «ανθεκτικές στη θερμότητα οργανικές κόλλες» που τροποποιούνται για εφαρμογές μέσης θερμοκρασίας (όπως τροποποιημένες εποξειδικές ρητίνες με ανόργανα πληρωτικά) δυσκολεύονται να υπερβούν τους 300°C για μακροχρόνια χρήση και το προκύπτον κόστος αυξάνεται σημαντικά, καθιστώντας τις δύσκολο να διαδοθούν σε συμβατικές επενδύσεις σωλήνων.
Η αστοχία της κόλλας οδηγεί άμεσα στην κατάρρευση του συστήματος επένδυσης.
Στη δομή των επενδύσεων σωλήνων αλουμίνας, οι κόλλες δεν είναι μόνο ο «σύνδεσμος», αλλά και το κλειδί για τη διατήρηση της ακεραιότητας και της σταθερότητας της επένδυσης. Μόλις η κόλλα αποτύχει λόγω υψηλών θερμοκρασιών, θα προκύψουν μια σειρά προβλημάτων:
Αποκόλληση κεραμικού φύλλου: Αφού η κόλλα μαλακώσει, η πρόσφυση μεταξύ του κεραμικού φύλλου και του τοιχώματος του σωλήνα μειώνεται απότομα. Υπό την επίδραση του μέσου του αγωγού (όπως ροή υγρού ή αερίου) ή δόνησης, το κεραμικό φύλλο θα πέσει απευθείας, χάνοντας την προστασία του από τη διάβρωση και τη φθορά.
Ρωγμές στην επένδυση: Κατά τη διάρκεια της θερμικής υποβάθμισης, ορισμένες κόλλες απελευθερώνουν μικρά μόρια αερίου (όπως διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς). Αυτά τα αέρια παγιδεύονται μεταξύ του κεραμικού φύλλου και του τοιχώματος του σωλήνα, δημιουργώντας τοπική πίεση, προκαλώντας τη διεύρυνση των κενών μεταξύ των κεραμικών φύλλων, οδηγώντας σε ρωγμές ολόκληρης της επένδυσης.
Ζημιά στον αγωγό: Όταν η επένδυση αποκολλάται ή ραγίζει, το θερμό μέσο μεταφοράς (όπως θερμό υγρό ή θερμό αέριο) έρχεται σε άμεση επαφή με το μεταλλικό τοίχωμα του σωλήνα. Αυτό όχι μόνο επιταχύνει τη διάβρωση του σωλήνα, αλλά μπορεί επίσης να μαλακώσει το μέταλλο του σωλήνα λόγω της ξαφνικής αύξησης της θερμοκρασίας, θέτοντας σε κίνδυνο τη συνολική δομική αντοχή του σωλήνα.
Γιατί να μην επιλέξετε μια πιο ανθεκτική στη θερμότητα λύση συγκόλλησης;
Από τεχνική άποψη, υπάρχουν μέθοδοι συγκόλλησης με υψηλότερη αντοχή στη θερμότητα (όπως ανόργανες κόλλες και συγκόλληση). Ωστόσο, αυτές οι λύσεις έχουν σημαντικούς περιορισμούς σε συμβατικές εφαρμογές επένδυσης σωλήνων και δεν μπορούν να αντικαταστήσουν τις οργανικές κόλλες:
|
Λύση συγκόλλησης
|
Αντοχή στη θερμοκρασία
|
Περιορισμοί (Δεν είναι κατάλληλο για συμβατικές επενδύσεις αγωγών)
|
|
Οργανικές κόλλες
|
150~300℃ (μακροχρόνια χρήση)
|
Χαμηλή αντοχή στη θερμοκρασία, αλλά χαμηλό κόστος, βολικό για κατασκευή και προσαρμόσιμο σε πολύπλοκα σχήματα αγωγών (π.χ., σωλήνες αγκώνων, σωλήνες μείωσης)
|
|
Ανόργανες κόλλες
|
600~1200℃
|
Χαμηλή αντοχή συγκόλλησης, υψηλή ευθραυστότητα και υψηλή θερμοκρασία που απαιτείται για τη σκλήρυνση (300~500℃), η οποία είναι επιρρεπής στην πρόκληση παραμόρφωσης μεταλλικών αγωγών
|
|
Κεραμική συγκόλληση
|
Ίδια με τα κεραμικά φύλλα (1600℃+)
|
Απαιτεί φλόγα ανοιχτής φλόγας υψηλής θερμοκρασίας για συγκόλληση, έχει εξαιρετικά υψηλή δυσκολία κατασκευής, δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε εγκατεστημένους αγωγούς και το κόστος είναι περισσότερο από 10 φορές μεγαλύτερο από αυτό των οργανικών κολλών
|
Εν ολίγοις, οι οργανικές κόλλες προσφέρουν την βέλτιστη ισορροπία μεταξύ κόστους, ευκολίας κατασκευής και προσαρμοστικότητας. Ωστόσο, η περιορισμένη αντοχή τους στη θερμότητα περιορίζει τη μακροχρόνια θερμοκρασία λειτουργίας των επενδύσεων σωλήνων αλουμίνας στους περίπου 200°C.
Ο βασικός λόγος που οι επενδύσεις σωλήνων αλουμίνας μπορούν να αντέξουν μόνο θερμοκρασίες 200°C είναι η αναντιστοιχία απόδοσης μεταξύ των κεραμικών φύλλων ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες και των οργανικών κολλών ανθεκτικών σε χαμηλές θερμοκρασίες. Για να πληρούνται οι απαιτήσεις συγκόλλησης, κόστους και κατασκευής, οι οργανικές κόλλες θυσιάζουν την αντοχή στη θερμότητα, γίνονται το σημείο συμφόρησης αντοχής στη θερμότητα για ολόκληρο το σύστημα επένδυσης. Εάν η επένδυση του σωλήνα πρέπει να αντέχει σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους 200°C, οι οργανικές κόλλες θα πρέπει να εγκαταλειφθούν υπέρ των καθαρών κεραμικών σωλήνων αλουμίνας (συντηγμένων ενσωματωμένα χωρίς στρώμα κόλλας) ή των σύνθετων σωλήνων μετάλλου-κεραμικού, και όχι της συμβατικής δομής επένδυσης «κεραμικό φύλλο + οργανική κόλλα».
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
