ალუმინის იზოლატორი: მასალა, რომელიც იქ გაუძლო, სადაც ფაიფური მარცხდებოდა

მსხვილი კერამიკული ფილების ქარხნის გაფართოების საწყის ეტაპზე საინჟინრო გუნდი პერიოდულად ერთი და იმავე პრობლემის წინაშე იდგა. მაღალი ძაბვის იზოლატორები, რომლებიც გრაგნილ ღუმელებში გამათბობელ ელემენტებს ეყრდნობოდა, შემაშფოთებელი სიხშირით ფუჭდებოდა. ორიგინალი ფაიფურის იზოლატორები მხოლოდ 8-14 თვეს ძლებდა, სანამ ბზარები გაუჩნდებოდა ან ზედაპირული პრორუსტვა განვითარდებოდა, რაც იწვევდა ელექტრულ ხარვეზებს და არაგეგმურ გაჩერებებს. თითოეული მწყობრიდან გამოსვლა ნიშნავდა წარმოების შეფერხებასა და ძვირადღირებულ საგანგებო ჩანაცვლებას. რამდენიმე სხვადასხვა ხარისხის ფაიფურის გამოცდის შემდეგ, რეალური გაუმჯობესების გარეშე, გადავწყვიტეთ, 95 % ალუმინის დიოქსიდის იზოლატორი ერთსა და იმავე ღუმელის სექციებზე გამოგვეცადა.

ალუმინის ოქსიდის იზოლატორები მზადდება სინტერირებული ალუმინის ოქსიდისგან, ჩვეულებრივ, 92-დან 99.5%-მდე სიწმინდის დიაპაზონში. რაც უფრო მაღალია ალუმინის ოქსიდის შემცველობა, მით უკეთესია ელექტრული იზოლაციის, მექანიკური სიმტკიცისა და მაღალი ტემპერატურებისადმი მდგრადობის კომბინაცია. ეს ნაწილები ფორმირდება მშრალი ან იზოსტატური პრესიით და მწვავდება 1500 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. მკვრივი მიკროსტრუქტურა მათ შესანიშნავ დიელექტრიკურ სიმტკიცესა და მრავალჯერადი თერმული ციკლის გადატანის უნარს ანიჭებს, რაც სხვა მრავალ კერამიკას დააზიანებდა.

საველე შედარება, რომელმაც შეცვალა სპეციფიკაცია

ჩვენ დავამონტაჟეთ 95 ერთნაირი, % ალუმინის და მაღალი ხარისხის ფაიფურის იზოლატორების ნაკრები ერთსა და იმავე ღუმელის მიმდებარე ზონებში. ორივე ნაკრები მუშაობდა იდენტურ პირობებში: უწყვეტი ექსპლუატაცია 1180–1220 °C ტემპერატურაზე, ჩართვისა და გამორთვის დროს ხშირი თერმული ციკლირებით. 24 თვის შემდეგ ჩვენ დავარეგისტრირეთ შემდეგი შედეგები:

• პორცელანის იზოლატორები: 37 % მარცხის მაჩვენებელი. მარცხების უმეტესობა გამოწვეული იყო თერმული დარტყმით გამოწვეული ბზარებით ან ზედაპირული ტრეკინგით, რამაც გამოიწვია გაფრქვევა. შეცვლამდე საშუალო ექსპლუატაციის ვადა 11 თვეს შეადგენდა. რამდენიმე ერთეულზე მხოლოდ 6 თვის შემდეგ გამოვლინდა მინანქრის ხილული დაზიანება და გაზრდილი გაჟონვის დენი.
• 95 ცალი % ალუმინის იზოლატორი: 4 ცალის მწყობრიდან გამოსვლის სიხშირე. მცირე რაოდენობის მწყობრიდან გამოსვლა გამოწვეული იყო ტექნიკური მომსახურების დროს მექანიკური ზემოქმედებით და არა მასალის დეგრადაციით. საშუალო ექსპლუატაციის ვადამ 28 თვეს გადააჭარბა და მრავალი ერთეული საცდელი ექსპლუატაციის დასრულებისას შესანიშნავ მდგომარეობაში იყო. გაჟონვის დენი სტაბილური რჩებოდა და განმეორებითი თერმული ციკლების შემდეგაც კი არ დაფიქსირებულა ზედაპირული ტრეკინგი.

შეუწყვეტელი მუშაობის დროის განსხვავება შთამბეჭდავი იყო. ალუმინის იზოლატორებით აღჭურვილ ღუმელის სექციებს სატესტო პერიოდის განმავლობაში მხოლოდ ორი დაგეგმილი იზოლატორის გამოცვლა დასჭირდა, ხოლო ფაიფურის სექციებს — 14. როდესაც გამოვთვალეთ საერთო ხარჯი, რომელიც მოიცავდა დაკარგულ წარმოებას, შემცვლელი სამუშაო ძალასა და სათადარიგო ნაწილებს, ალუმინის იზოლატორების ექსპლუატაციის თვის ხარჯი 63%-ით ნაკლები აღმოჩნდა, მიუხედავად მათი უფრო მაღალი საწყისი შესყიდვის ფასისა.

რატომ მუშაობს ალუმინა უკეთესად რთულ პირობებში

ალუმინის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი უფრო დაბალი და სტაბილურია, ვიდრე პორცელანის უმეტესობის, რაც ამცირებს შიდა დაძაბულობას სწრაფი გაცხელებისა და გაგრილების დროს. მისი მაღალი თერმული გამტარობა ასევე ხელს უწყობს ლოკალიზებული ცხელი წერტილების გაფანტვას. ელექტრულ თვალსაზრისით, 95 % ალუმინის ოქსიდს, როგორც წესი, აქვს დიელექტრიკული სიმტკიცე 15 კვ/მმ-ზე მეტი და მოცულობითი წინაღობა ოთახის ტემპერატურაზე 10¹⁴ Ω·სმ-ზე გაცილებით მეტი, რაც სტაბილური რჩება მაღალ ტემპერატურებზე, სადაც ფაიფური დეგრადაციას იწყებს.

სხვა პროექტის ფარგლებში, რომელიც სამრეწველო გაზის ძრავების სანთლების იზოლატორებს ეხებოდა, ჩვენ შევადარეთ 99 % ალუმინის ოქსიდის მასალა ტრადიციულ სტეატიტის მასას. 8000-საათიანი უწყვეტი მუშაობის შემდეგ პიკურ ტემპერატურებზე, დაახლოებით 850 °C-ზე, ალუმინის იზოლატორებმა იზოლაციის წინააღმდეგობის საზომი დაქვეითება არ აჩვენეს, მაშინ როდესაც სტეატიტის ნაწილებზე გაჩნდა მიკროტეხილები და გაჟონვის დენმა 40 %-ით მოიმატა. ალუმინის იზოლატორებით აღჭურვილი ძრავები ასევე მუშაობდა ნაკლები აალების გაუმართაობით და საჭიროებდა ნაკლებად ხშირ ტექნიკურ მომსახურებას.

პრაქტიკული მოსაზრებები რეალური ინსტალაციებიდან

ყველა გამოყენებას არ სჭირდება უმაღლესი ხარისხის სისუფთავე. მრავალი სახის ღუმელისა და მწველავისთვის, 92–95 % ალუმინის ოქსიდი უზრუნველყოფს წარმადობისა და ღირებულების საუკეთესო ბალანსს. 1300 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ან ძლიერ შემამცირებელ ატმოსფეროში საჭირო ხდება 99 % ან თუნდაც 99.5 % ალუმინის ოქსიდი. ალუმინა მყიფეა, ამიტომ მონტაჟის დროს მისი ფრთხილად დამუშავება აუცილებელია — ნაწილის ჩავარდნამ ან სამაგრებზე არათანაბარი მაბრუნებელი მომენტის გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს ფარული ბზარები, რომლებიც ექსპლუატაციისას მხოლოდ მოგვიანებით გამოჩნდება.

გამოცდილებიდან, ყველაზე დიდი გაუმჯობესება მიიღწევა, როდესაც იზოლატორის მასალასთან ერთად მთელი საყრდენი სისტემა განიხილება. სათანადო დაშორება, წერტილოვანი დატვირთვის თავიდან არიდება და მოქნილი დისკების ან ზამბარების გამოყენება ხშირად კიდევ უფრო ზრდის ექსპლუატაციის ვადას. ზედაპირის დაბინძურების ან მექანიკური დაზიანების რეგულარული შემოწმება მნიშვნელოვანი რჩება, თუმცა მაღალტემპერატურულ გარემოში ალუმინის ოქსიდი, როგორც წესი, პორცელანსთან შედარებით გაცილებით ნაკლებ ყურადღებას მოითხოვს.

ალუმინის იზოლატორები ბაზარზე ყველაზე იაფი ვარიანტი არ არის, მაგრამ იმ სფეროებში, სადაც საიმედოობა პირდაპირ გავლენას ახდენს წარმოების მოცულობაზე ან უსაფრთხოებაზე, ისინი მუდმივად უზრუნველყოფენ საკუთრების მფლობელობის უფრო დაბალ საერთო ღირებულებას. ის ქარხნები, რომლებიც ყურადღებას ამახვილებენ ექსპლუატაციის რეალურ ვადაზე და მწყობრიდან გამოსვლის მიზეზებზე და არა მხოლოდ საწყის ფასზე, საბოლოოდ ალუმინის ოქსიდს ირჩევენ თავიანთი ყველაზე კრიტიკული ელექტროიზოლაციის საჭიროებებისთვის. როდესაც პირობები მოიცავს განმეორებით თერმულ ციკლებს, მაღალ ძაბვასა და ხანგრძლივ სამსახურებრივ ინტერვალებს, ალუმინის ოქსიდმა არაერთხელ დაამტკიცა, რომ ის არის მასალა, რომელიც სისტემებს მუშა მდგომარეობაში ინარჩუნებს და არა ტექნიკური მომსახურების შემდეგი თავსატეხი ხდება.