Alumina izolatoru: Porselanın uğursuz olduğu yerdə sağ qalan material

Böyük keramika plitə zavodunun genişlənməsinin ilkin dövrlərində mühəndislik komandası təkrarlanan problemlə üzləşirdi. Rolikli sobaların içindəki isitmə elementlərini dəstəkləyən yüksək gərginlikli izolatorlar narahatedici sürətlə sıradan çıxırdı. Orijinal porselen izolatorlar çatlamaq və ya səthi izlənmə yaranmaqla yalnız 8–14 ay davam edirdi ki, bu da elektrik nasazlıqlarına səbəb olur və planlaşdırılmamış dayandırmalara məcbur edirdi. Hər nasazlıq istehsalat itkisi və bahalı təcili əvəzləmələr demək idi. Bir neçə müxtəlif porselen növünü sınamamaıza baxmayaraq əhəmiyyətli irəliləyiş əldə etmədik, buna görə eyni soba bölmələrində 95 % alüminanın izolatorlarını sınamağa qərar verdik.

Alüminia izolatorları sinterlənmiş alüminium oksidindən hazırlanır, adətən 92 %-dən 99.5 %-dək saflıq diapazonunda. Alüminia miqdarı artdıqca elektrik izolyasiyası, mexaniki möhkəmlik və yüksək temperaturlara davamlılıq daha yaxşı olur. Bu hissələr quru presləmə və ya izostatik presləmə üsulu ilə formalaşdırılır və 1500 °C-dən yuxarı temperaturda bişirilir. Sıx mikrostruktur onlara əla dielektrik möhkəmlik və bir çox digər keramikanı məhv edə biləcək termal sikllərə davam gətirmə qabiliyyəti verir.

Spesifikasiyanı Dəyişən Sahə Müqayisəsi

Biz eyni sobanın bitişik zonalarında 95 ədəd % alüminanın və yüksək keyfiyyətli porselendən hazırlanmış izolatorların uyğun dəstlərini quraşdırdıq. Hər iki dəst eyni şəraitdə işləyirdi: 1180–1220 °C temperaturda fasiləsiz xidmət və işə salma-söndürmə zamanı tez-tez termal siklləşmə. 24 ay sonra aşağıdakı nəticələri qeydə aldıq:

• Porselen izolatorlar: 37 % nasazlıq dərəcəsi. Əksər nasazlıqlar termal şok çatlaması və ya səthi izlənmə nəticəsində baş verən qığılcım sıçraması ilə əlaqədar idi. Əvəzlənmədən əvvəl orta xidmət müddəti 11 ay idi. Bir neçə qurğuda cəmi 6 ay sonra görünən glazur zədələnməsi və sızma cərəyanının artması müşahidə olundu.
• 95 ədəd % alüminalı izolator: 4 ədəd % nasazlıq nisbəti. Bir neçə nasazlıq materialın pisləşməsindən yox, texniki xidmət zamanı mexaniki təsirdən yaranıb. Orta xidmət müddəti 28 aydan çox oldu və sınağı bitirdiyimiz zaman bir çox qurğu hələ də əla vəziyyətdə idi. Sızma cərəyanı sabit qaldı və təkrarlanan termal dövrlərdən sonra belə səthi izlənmə müşahidə olunmadı.

İstismar dayandırma müddətindəki fərq dramatik idi. Test dövründə alüminium oksid izolatorlarla təchiz olunmuş soba bölmələrində cəmi iki planlaşdırılmış izolator dəyişməsi tələb olundu, porselen bölmələrdə isə 14 dəyişmə lazım gəldi. İtirilmiş istehsal, əvəzetmə əməyinin xərci və ehtiyat hissələri daxil olmaqla ümumi xərci hesablayanda, alüminium oksid izolatorları daha yüksək ilkin alış qiymətinə baxmayaraq, hər bir əməliyyat ayı üçün 63 % daha aşağı xərc göstərdi.

Niyə alumina tələbkar şəraitdə daha yaxşı performans göstərir

Alumina-nın termal genişlənmə əmsalı əksər porselenlərə nisbətən daha aşağı və daha sabitdir, bu da sürətli isitmə və soyutma zamanı daxili gərginlikləri azaldır. Onun daha yüksək termal keçiriciliyi isə lokalizasiya olunmuş isti nöqtələrin yayılmasına kömək edir. Elektrik baxımından 95 % alüminanın dielektrik möhkəmliyi adətən 15 kV/mm-dən yuxarı, həcmi müqaviməti isə otaq temperaturunda 10¹⁴ Ω·sm-dən xeyli yüksək olur; bu göstəricilər porselanın parçalanmağa başladığı yüksək temperaturlarda belə sabit qalır.

Sənaye qaz mühərrikləri üçün çığırma bujisi izolatorlarını əhatə edən başqa bir layihədə biz 99 % alüminanı ənənəvi steatit bədəni ilə müqayisə etdik. 850 °C-yə yaxın pik temperaturlarda fasiləsiz 8 000 saatlıq işdən sonra alüminalı izolatorlarda izolyasiya müqavimətində ölçülə biləcək heç bir azalma müşahidə olunmadı, steatit hissələrdə isə mikro çatlar yaranmış və sızan cərəyan 40 % artmışdı. Alumina izolatorlarla təchiz olunmuş mühərriklər daha az yanmama halları ilə işləyib və daha nadir texniki xidmət tələb edib.

Real quraşdırmalardan praktik məqamlar

Hər tətbiq ən yüksək saflıq dərəcəsini tələb etmir. Bir çox soba və fırın tətbiqləri üçün 92–95 % alüminanın performans və xərclər arasında ən yaxşı tarazlığı təmin edir. 1300 °C-dən yuxarı və ya güclü reduktiv atmosferlərdə 99 % və ya hətta 99.5 % alüminaya ehtiyac yaranır. Alumina kövrək olduğundan quraşdırma zamanı diqqətli davranış vacibdir — hissəni salmaq və ya montaj ləvazimatlarına bərabər olmayan moment tətbiq etmək yalnız sonradan xidmət zamanı görünən gizli çatlara səbəb ola bilər.

Təcrübə göstərir ki, ən böyük təkmilləşmələr izolyasiya materialı ilə birlikdə bütün dayaq sisteminin nəzərdən keçirilməsi zamanı əldə edilir. Düzgün məsafə saxlama, nöqtə yüklərindən qaçınma və elastik contalardan və ya yaylardan istifadə çox vaxt xidmət müddətini daha da uzadır. Səth çirklənməsi və ya mexaniki zədələnmə üçün müntəzəm yoxlamalar vacib qalır, baxmayaraq ki, yüksək temperatur şəraitində alüminanın ümumiyyətlə porselana nisbətən daha az diqqətə ehtiyacı var.

Alumina izolatorları bazarda ən ucuz seçim olmasa da, etibarlılığın istehsal həcminə və ya təhlükəsizliyə birbaşa təsir etdiyi tətbiqlərdə onlar ümumi sahiblik xərclərini davamlı olaraq daha aşağı tuturlar. Yalnız ilkin qiymətə deyil, faktiki xidmət müddəti və nasazlıq rejimlərini izləyən müəssisələr ən kritik elektrik izolyasiya ehtiyacları üçün alüminaya standartlaşdırırlar. Şərtlər təkrarlanan termal dövrlər, yüksək gərginlik və uzun xidmət intervalları tələb etdikdə, alümina sistemləri işlək saxlayan, növbəti texniki xidmət baş ağrısına çevrilməyən material kimi dəfələrlə özünü sübut edib.