В цехе, где печь работает на серосодержащем топливе, с элементами происходит одно и то же: через несколько сотен часов поверхность покрывается рыхлым налётом серо-зелёного или тёмно-бурого цвета, который осыпается при касании. Под налётом металл тонкий и шероховатый, а при попытке согнуть элемент он ломается с зернистым изломом.
Разрушение идёт неравномерно: первыми сдаются участки у горелки, у дверцы и у торцевых уплотнений, где температура выше и газ интенсивнее омывает металл. Середина элемента может выглядеть ещё прилично, но сечение там уже меньше номинального.
Источников обычно несколько, и все они находятся вне печи, поэтому на элемент никто не думает. Топливо и продукты его сгорания, остатки смазочно-охлаждающих жидкостей на деталях, закалочные масла, сульфидные руды и концентраты, некоторые соли в ваннах.
| Источник | Где проявляется | Что делать |
|---|---|---|
| Сероводород и органическая сера в топливе | У горелки, в высокотемпературной зоне | Проверить топливо, при необходимости сменить марку элемента |
| Остатки СОЖ и масел на деталях | У загрузки и выгрузки | Промывка или обезжиривание деталей перед загрузкой |
| Сульфидные руды и концентраты | По всему объёму печи | Только железохромоалюминиевые марки |
| Соли в ваннах и расплавах | Над зеркалом расплава | Защита элемента экраном, контроль состава ванны |
Пока источник не найден, замена элемента даёт только отсрочку: новая марка продержится дольше, но не бесконечно. Поэтому разбор начинают с топлива и с подготовки деталей, а марку меняют уже после этого.
Никелевые марки защищены тонкой оксидной плёнкой на основе хрома. Сера атакует её в слабых местах, переводит оксид в сульфид и лишает плёнку сплошности. Дальше начинается самое неприятное: сера соединяется с никелем, образуя соединения с низкой температурой плавления, которые при рабочей температуре находятся в полужидком состоянии и проникают по границам зёрен.
Плёнка отслаивается и нарастает заново, металл уходит слой за слоем, и в итоге остаётся тонкая сердцевина, которая ломается от первого же теплового удара. Железохромоалюминиевые марки держатся лучше: их защитный слой состоит в основном из оксида алюминия и к сере устойчивее.
Выбор начинают с температуры элемента, а не печи: разница обычно 50–150 °C, и она решает, какая ступень подходит.
До 950 °C в низкотемпературных зонах разумна 1Cr13Al4 с ρ20 1,25 мкОм·м. До 1300 °C — 0Cr25Al5 с ρ20 1,40 мкОм·м, самая распространённая замена. До 1350 °C и при требовании стойкости к провисанию — 0Cr21Al6Nb с ρ20 1,42–1,45 мкОм·м. Для диапазона 1250–1400 °C есть 0Cr27Al7Mo2 с ρ20 1,45–1,53 мкОм·м.
Учитывают и то, что ρ20 у железохромоалюминиевых марок выше, чем у никелевых: при той же длине сопротивление вырастет, и элемент придётся пересчитать по длине или сечению.
После перехода на железохромоалюминиевую марку проверяют три вещи: температуру элемента, крепление и наличие серы в атмосфере. Первое нужно потому, что новая марка могла поднять температуру при той же мощности; второе — потому что фехраль хуже держит провисание; третье — чтобы не повторять замену каждый квартал.
Ещё одна деталь: после работы железохромоалюминиевый элемент становится хрупким, и при следующем ремонте его нельзя выправлять и перегибать. Это меняет процедуру обслуживания, и персонал об этом стоит предупредить заранее.
Экраны из плотного материала помогают только частично: они снижают поток агрессивного газа к элементу, но не убирают серу из атмосферы. Их ставят как дополнение к правильной марке, а не вместо неё.
| Марка | ρ20, мкОм·м | Температура, °C | Когда берут |
|---|---|---|---|
| 1Cr13Al4 | 1,25 | 950 | Низкотемпературные зоны |
| 0Cr25Al5 | 1,40 | 1300 | Основная замена нихрому |
| 0Cr21Al6Nb | 1,42–1,45 | 1350 | Высокая температура, длинные элементы |
| 0Cr27Al7Mo2 | 1,45–1,53 | 1250–1400 | Самые тяжёлые условия |
В запросе достаточно указать марку, размер, количество и место доставки; если размер нетиповой — приложите чертёж или образец. Отвечаем ценой и сроком в течение рабочего дня, отгрузку сопровождаем протоколом анализа и упаковочным листом по партии.
Не рекомендуется: даже периодическое воздействие серы ускоряет разрушение плёнки. Надёжнее сразу перейти на железохромоалюминиевую марку.
При серной атаке окалина рыхлая, серо-зелёная или бурого цвета, осыпается, а излом зернистый. При перегреве окалина плотная и тёмная.
Считать по элементу: он будет около 1300–1350 °C, значит 0Cr25Al5 или 0Cr21Al6Nb.
Да, стоит проверить шаг опор: железохромоалюминиевые марки хуже сопротивляются провисанию, чем нихром.
Источники: GB/T 1234 «Сплавы электронагревательные повышенного сопротивления»; ASTM B344; DIN 17470 / 17471; опубликованные материалы изготовителей. Приведённые соответствия марок носят коммерческий характер и не являются гарантией взаимозаменяемости: окончательная приёмка — по составу и размеру, согласованным в заказе.
