ТЭН вскрывают на верстаке, и первое, что видно, — место обрыва. Если спираль перегорела у самого вывода, в десяти-двадцати миллиметрах от торца, это почти всегда не «старение металла», а местный перегрев: у торца хуже теплоотвод, порошок мог не спрессоваться, а при монтаже туда попала влага.
Если разрыв в середине, смотрят на характер: ровный перешеек говорит о локальном перегреве, рыхлая окалина по всей длине — о работе выше предела марки, а следы касания стенки — о смещении спирали внутри трубки.
Полезно оценить и протяжённость повреждения. Обрыв с оплавлением на конце показывает, что металл сначала расплавился, то есть был явный перегрев. Обрыв без оплавления, с утоньшением, говорит о постепенном снижении сечения из-за окалины.
Оксид магния выполняет две работы: изолирует спираль от трубки и передаёт тепло от проволоки к стенке. Если порошок насыпан неплотно, между витками и стенкой остаются пустоты, теплоотвод падает, и проволока в этом месте работает горячее расчётного.
Второй фактор — центровка. Спираль, смещённая к стенке, имеет с одной стороны тонкий слой порошка, с другой — толстый. Тонкая сторона греется сильнее, и обрыв приходит именно туда. При замене спирали центровку проверяют до запрессовки, а не после.
| Среда и температура | Марка | ρ20, мкОм·м | Предел, °C |
|---|---|---|---|
| Вода, масло, умеренный нагрев | Cr20Ni35 | 1,04 | 1050 |
| То же, с экономией никеля | Cr20Ni30 | 1,06 | 1050 |
| Малая плотность мощности | 1Cr13Al4 | 1,25 | 950 |
| Воздух, сухой нагрев | Cr20Ni80 | 1,09 | 1200 |
| Горячая стенка, серосодержащая среда | 0Cr25Al5 | 1,40 | 1300 |
Для промежуточной ступени используют Cr15Ni60 с ρ20 1,12 мкОм·м и пределом 1150 °C. Его берут, когда Cr20Ni80 уже на границе, а переходить на железохромоалюминиевую марку не хочется из-за хрупкости при повторной сборке.
Сначала считают сопротивление: R = U² ÷ P. Для 220 В и 1 кВт это 48,4 Ω. Потом выбирают диаметр по таблице погонного сопротивления и получают длину.
Для Cr20Ni80 ориентиры такие: проволока 0,4 мм даёт около 8,7 Ω/м, 0,6 мм — 3,9 Ω/м, 0,8 мм — 2,2 Ω/м, 1,0 мм — 1,4 Ω/м. На 48,4 Ω уходит 5,6 м проволоки 0,4 мм или 34,6 м проволоки 1,0 мм. Разница по длине огромна, а по плотности мощности ещё больше: тонкая проволока при той же мощности работает с большей нагрузкой на поверхность.
В заявке указывают марку, диаметр, длину спирали, диаметр навивки и шаг. Если ТЭН ремонтируют, а не делают новый, присылают образец старой спирали: по нему видно, была ли она навита с натягом и как располагалась в трубке.
Перед запрессовкой проверяют сопротивление собранной спирали и её длину: расхождение с расчётом больше 2 % означает, что диаметр или длина взяты не те. Торец трубки осматривают отдельно: заусенец на кромке или скошенный уплотнитель дают именно тот обрыв у вывода, с которого начался разбор.
Долговечность ТЭНа зависит от плотности мощности, качества порошка и условий эксплуатации, поэтому конкретный срок службы требует уточнения по конкретным условиям работы.
Ремонт ТЭНа отличается от изготовления нового тем, что трубка и порошок остаются прежними. Если порошок уже отработал, его частичная замена не даёт равномерной плотности, и новая спираль быстро повторяет судьбу старой, иногда в течение месяца.
| Марка | ρ20, мкОм·м | Температура, °C | Когда берут |
|---|---|---|---|
| Cr20Ni35 | 1,04 | 1050 | Вода, масло, конвекторы |
| Cr20Ni80 | 1,09 | 1200 | Воздух, сухой нагрев |
| 0Cr25Al5 | 1,40 | 1300 | Горячая стенка, агрессивная среда |
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.
У торца хуже теплоотвод и чаще бывает неплотный порошок. Проволока там работает горячее, чем в середине трубки.
Cr20Ni35 с ρ20 1,04 мкОм·м или Cr20Ni30 с 1,06 мкОм·м, оба до 1050 °C.
Чем толще проволока, тем меньше погонное сопротивление и тем длиннее спираль при том же сопротивлении: от 5,6 м у 0,4 мм до 34,6 м у 1,0 мм для 48,4 Ω.
Можно, но после работы она хрупкая, и повторно выправлять её нельзя. Это учитывают при ремонте.
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.
