انتشار ترک هیدراتاسیون زیرسطحی ناشی از تراکم نقطه شبنم مکرر بخاری های غوطه وری کوارتز ذوب شده در سیستم های چرخه حرارتی مرطوب

بخاری های غوطه وری کوارتز ذوب شده به طور گسترده در سیستم های گرمایش گاز مرطوب، کارگاه های خشک کردن متناوب دما و گرمایش دوره ای-تجهیزات صنعتی آماده به کار استفاده می شود. تحقیقات شکست کوارتز موجود عمدتاً بر-شوک حرارتی با دمای بالا و خوردگی شیمیایی تمرکز می‌کند و آسیب‌های پنهان ناشی از تراکم مکرر نقطه شبنم را نادیده می‌گیرد. در محیط‌های چرخه حرارتی، سطح کوارتز به طور مکرر از دمای نقطه شبنم عبور می‌کند که منجر به تراکم و خشک شدن متناوب می‌شود. هیدراتاسیون چرخه ای طولانی مدت یک لایه زیرسطحی هیدراته ضخیم را تشکیل می دهد. لایه هیدراته و ماتریس کوارتز خالص دارای ضرایب انبساط متفاوتی هستند که باعث ایجاد تنش داخلی مداوم و انتشار میکرو{8}}ترک نامرئی می‌شوند.

در طول خاموش شدن و خنک شدن تجهیزات، دمای سطح کوارتز به زیر نقطه شبنم گاز می‌رسد و لایه‌های یکنواخت میکرو{0}}آب میعان تشکیل می‌دهد. سیلیس با آب تغلیظ شده واکنش می دهد و یک لایه سیلیس هیدراته تشکیل می دهد. هنگامی که گرم کردن مجدد شروع می شود، آب سطحی به سرعت تبخیر می شود و باعث می شود لایه هیدراته به شدت منقبض شود. چرخه های هیدراتاسیون و کم آبی مکرر باعث ایجاد تنش های کششی و فشاری متناوب در داخل لایه زیرین می شود. ترک‌های ریز{5} متراکم تشکیل می‌شوند و در امتداد مرز هیدراتاسیون منبسط می‌شوند و به تدریج به داخل نفوذ می‌کنند. سطح بیرونی کوارتز بدون نقص آشکار در مراحل اولیه صاف و شفاف باقی می ماند.

در عملیات روزانه، اپراتورها لوله های کوارتز تمیز و دست نخورده را مشاهده می کنند و تجهیزات را در شرایط عادی ارزیابی می کنند. با این حال، شبکه های ترک هیدراتاسیون زیرسطحی به گسترش خود ادامه داده اند. هنگام مواجهه با تغییرات ناگهانی دما یا ارتعاش مکانیکی، تنش داخلی فورا آزاد می شود و باعث شکستگی شکننده کلی لوله کوارتز می شود. اکثر تجزیه و تحلیل‌های خرابی پست، علت را به‌عنوان شوک حرارتی نادیده می‌گیرند و آسیب‌های خستگی طولانی‌مدت تراکم هیدراتاسیون نقطه شبنم را نادیده می‌گیرند.

راه حل های مهندسی عملی شکست هیدراتاسیون تراکم را از بین می برد. عایق سیستم را برای کاهش افت دمای سطح بخاری در هنگام خاموش شدن بهینه کنید. برای حفظ دمای سطح بالاتر از نقطه شبنم، دستگاه‌های گرمایشی را نصب کنید. چرخه های حرارتی شروع مکرر-توقف را کاهش دهید. برای شناسایی عیوب هیدراتاسیون زیرسطحی در حین نگهداری، تشخیص لایه نوری{5}}با حساسیت بالا را انجام دهید.

نتیجه گیری:پایداری حرارتی و صافی سطح نمی تواند از شکست هیدراتاسیون کوارتز در سیستم های دوچرخه سواری مرطوب جلوگیری کند. تراکم مکرر نقطه شبنم باعث انتشار ترک های زیرسطحی نامرئی می شود. کنترل دمای نقطه شبنم و بهینه سازی ضد تراکم{2}}راهبردهای حفاظتی اصلی هستند.