لماذا تعتبر أنابيب كربيد السيليكون الخيار المفضل للعمليات الصناعية

كربيد السيليكون مادة مبتكرة قادرة على إحداث ثورة في العمليات الصناعية. تتحمل هذه المادة الرائدة بشكل جيد درجات الحرارة القصوى والبيئات الكاشطة والتآكل مع توفير قوة استثنائية وطول العمر.

تحتل أنابيب كربيد السيليكون المرتبة الثانية بعد الماس من حيث الصلابة ويمكنها نقل المواد الكيميائية دون تدهور - وهما ميزتان تجعلانها مثالية لمكونات صناعة الطاقة.

الصلابة

يُعد كربيد السيليكون (SiC) مادة شديدة الصلابة حيث يتوفر كل من الأشكال الكريستالية المتعددة البلورات والأحادية البلورة. وتبلغ درجة صلابته 9 في موس، وهي أقل بقليل من صلابة الماس. وبفضل هذه الصلابة ومقاومتها للتآكل الكيميائي ودرجات الحرارة المرتفعة، تُعد SiC مادة خزفية مثالية للتطبيقات التي تتطلب القوة والمتانة.

يشكل كربيد السيليكون الملبد مادة كثيفة وقوية للغاية يمكن تشكيلها في أنابيب وقضبان وكريات. توفر American Elements هذه المادة المتطورة بأقطار قياسية مختلفة إلى جانب أشكال أخرى مُشَكَّلة أو مصبوبة لمختلف التطبيقات المُشَكَّلة والمصبوبة بالإضافة إلى تركيبات مخصصة مصممة خصيصًا لتطبيقات محددة، وأهداف لترسيب الأغشية الرقيقة.

يمكن أن يتحمل كربيد السيليكون البيئات القاسية ويعمل في ظروف صعبة، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات صناعة الطاقة. ويتضح ذلك بشكل خاص عند إنتاج محطات الطاقة التي تعمل بالفحم حيث يكون أداء الأنابيب وطول عمرها أمرًا حيويًا لكفاءة المحطة وسلامتها. كما يتميز كربيد السيليكون أيضًا بمقاومة ممتازة ضد التآكل والتآكل والصدمات الحرارية والإجهاد الحراري مما يجعله مناسبًا لبطانات الغلايات أو البطانات المقاومة للحرارة في الغلايات أو الحراريات.

وباعتباره مادة حرارية، يمكن استخدام دخان السيليكا في أفران الصهر والقمائن والأفران كمنتج حراري. وعلاوةً على ذلك، تستفيد الأفران الصناعية وكذلك تطبيقات صهر/تلبيد المعادن غير الحديدية بشكل كبير من استخدامه أيضًا. وعلاوةً على ذلك، فإن مقاومته الفائقة للتآكل تفوق مقاومة الحديد الزهر بينما تفوق مقاومة الألومينا بثلاثة أضعاف، مما يجعله مثاليًا للدوافع وغرف المضخات والأعاصير وخطوط الأنابيب.

إن معدل صلابة موس القريب من صلابة الماس يجعل الألومينا أقسى المواد الاصطناعية المتاحة وصلابتها ومتانتها تجعلها مثالية للاستخدام كمادة كاشطة في عجلات الطحن، والمنتجات المعدنية الصخرية الزيتية المصنوعة من القماش الكاشطة الورقية وكذلك عناصر التسخين الكهربائي. إن معامل التمدد المنخفض للألومينا وموصلية جيدة ومقاومة للهجوم الكيميائي من المواد العدوانية يجعلها بديلاً جذاباً لأشباه الموصلات التقليدية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

مقاومة التآكل

يُعد كربيد السيليكون أحد أقوى وأصلب أنواع السيراميك الصناعي في السوق. ويتميز بمتانة استثنائية في الظروف الصعبة مثل درجات الحرارة المرتفعة والتآكل الكيميائي والتآكل الشديد. وبالنظر إلى هذا العمر الافتراضي المثير للإعجاب، سرعان ما أصبحت أنابيب كربيد السيليكون أحد الخيارات المفضلة لدى الصناعات التي تسعى جاهدة لتوسيع نطاق الإنتاجية والابتكار.

يمكن أن يكون تصنيع كربيد السيليكون معقدًا، ومع ذلك فإن نتائجه مفيدة للغاية للصناعة. هذا السيراميك المتطور ضروري للاستخدام في القطاعات التي تتطلب أداءً لا مثيل له في ظروف التشغيل القاسية - صناعات المعادن والمواد الكاشطة والحراريات على سبيل المثال لا الحصر - مما يحدث ثورة في كيفية عمل هذه الصناعات مع توسيع نطاق ما هو ممكن لها باستمرار.

مقاومة التآكل هي سمة أساسية لأي أنبوب صناعي، وأنابيب كربيد السيليكون ليست استثناءً. نظرًا لقدرته على تحمل المواد الكيميائية والبيئات القاسية، فقد أصبح سريعًا الخيار المفضل لدى العديد من الصناعات. وعلاوة على ذلك، فإن القوة الميكانيكية لكربيد السيليكون تنافس حتى المواد الخزفية!

تستخدم مبادلات Umax الخزفية المتطورة ذات الغلاف والأنابيب الحرارية الأنبوبية من شركة CG Thermal أنابيب كربيد السيليكون الملبد ألفا (SiC) مع بطانة إما PTFE أو PFA لتوفير نظام نقل حرارة فعال للعمليات الكيميائية التي يصعب تنظيفها، مثل أحماض الهيدروكلوريك والكبريت والنتريك والمركبات القلوية المكلورة وغيرها دون الحاجة إلى بطانات أو طلاءات مكلفة.

تتميز أنابيب كربيد السيليكون بأنها متينة بشكل استثنائي نظرًا لأن مقاومتها للتآكل والتمزق تنافس مقاومة الماس. وهذا يجعلها خيارًا ممتازًا للتطبيقات عالية السرعة والضغط العالي حيث يمكن أن تتآكل المواد الأخرى بسرعة أو تتكسر.

غالبًا ما يُستخدم كربيد السيليكون كمادة حرارية في الأفران الصناعية نظرًا لنقطة انصهاره العالية للغاية ومعدل تمدده الحراري المنخفض، مما يجعله المادة المثالية للمكونات التي ستتعرض لدرجات حرارة عالية للغاية وبيئات قاسية مثل الأفران النفقية والأفران المكوكية والأفران الدوارة وأنواع أخرى من الأفران الصناعية.

التوصيل الحراري

يُعتبر كربيد السيليكون مادة ممتازة للأنابيب، حيث أن صلابته تسمح له بتحمل درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية التي تسبب التآكل، وكذلك الضغوط الميكانيكية المفروضة أثناء عمليات التنقيب عن النفط. كما يتميز كربيد السيليكون أيضًا بميزة إضافية تتمثل في مقاومة تكسير الأنابيب أثناء عمليات الاستخراج نظرًا لقدرته العالية على تحمل درجات الحرارة مقارنةً بالعديد من السبائك المعدنية؛ وعلاوة على ذلك فإن قوته تجعله مناسبًا كأغلفة واقية للمعدات.

تقيس الموصلية الحرارية قدرة المواد على نقل الحرارة، وتعتمد قيمتها على كل من درجة حرارتها والمسافة بين نقطتي منشأها. وهي تقاس عادةً بوحدة Wm-1K-1 وتحدد بضرب الانبعاث الحراري (e) في الحرارة النوعية (l). عادةً ما تُظهر المواد النقية موصلية حرارية عالية بينما تُظهر السبائك عادةً موصلية حرارية منخفضة بسبب الشوائب التي تؤثر على نقاوتها;

تبرز كربيد السيليكون بين مواد السيراميك بسبب توصيلها الحراري الممتاز؛ حيث يمكن مقارنتها بالنحاس. يمكن تصنيع أنابيب كربيد السيليكون من خلال عدة تقنيات؛ وغالبًا ما يتم ذلك من خلال عمليات كربيد السيليكون الملبد أو كربيد السيليكون المترابط بالتفاعل التي تتضمن الضغط الجاف والبثق لإنتاج منتجات خزفية كثيفة يمكنها تحمل البيئات القاسية.

يمكن العثور على هذا السيراميك المتين في تطبيقات مختلفة، بدءًا من مكونات معدات المعالجة الكيميائية إلى تبطين الأفران الحرارية. كما أن مقاومتها الممتازة للتآكل تجعلها شائعة بين العاملين في صناعة النفط والغاز، في حين أن قدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية تجعلها شائعة في تصنيع العوازل الخزفية وسيراميك البناء والأدوات الصحية.

ويتميز كربيد السيليكون بقوته الاستثنائية ومقاومته للتآكل بالإضافة إلى توصيله الحراري ومعامله المرن المنخفض، فضلاً عن كونه غير مسامي بحيث يتحمل كميات كبيرة من الإجهاد قبل التشقق. وعلاوة على ذلك، يتم تحديد مقاومته للصدمات الحرارية من خلال عوامل مثل معامل المرونة/معامل التمدد/الموصلية الحرارية/حجم الوسط البيئي/الحمولات الميكانيكية الخارجية.

حماية المزدوجة الحرارية

تعمل أنابيب المزدوجات الحرارية على حماية المستشعرات الحرارية من خلال إنشاء حاجز مادي بين المسبار وبيئته، وبالتالي تقليل المخاطر أو الضرر الذي يلحق به، بالإضافة إلى توفير سجلات دقيقة لدرجات الحرارة. ومع ذلك، يجب أن تتحمل كلاً من درجات الحرارة المرتفعة والبيئات العدوانية كيميائيًا - وهو أمر يتفوق فيه كربيد السيليكون بفضل خصائصه الحرارية التي تسمح له بمقاومة الحرارة الشديدة دون التمدد ويمكن أن يأتي إما بأشكال مرتبطة بالأكسيد أو بأشكال مرتبطة بالنتريد للإنتاج.

توفر أنابيب كربيد السيليكون خواص حرارية فائقة وهي حل ميسور التكلفة وطويل الأجل لحماية تدريع مستشعر درجة الحرارة. في حين أن أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ قد توفر خصائص حرارية مناسبة، إلا أن عمرها الافتراضي يمكن أن يصبح عرضة للخطر بمرور الوقت. توفر أنابيب كربيد السيليكون ثباتًا حراريًا أكبر مع كونها أكثر فعالية من حيث التكلفة بشكل عام.

تأتي أنابيب كربيد السيليكون من ACE بأحجام وأشكال عديدة لتزويدك بمطابقة مثالية لأي تطبيق. يمكنك طلبها بشكل فردي أو بالجملة، ويتم التسليم بشكل عام من أسبوع إلى أربعة أسابيع من تاريخ الطلب.

مطلوب حماية أنبوب كربيد السيليكون في البيئات ذات درجات الحرارة العالية مثل لهب الغاز. ومع ذلك، على عكس المزدوجات الحرارية السلكية العارية، توفر أنابيب كربيد السيليكون مقاومة أفضل للانكسار والتشظي، مما يجعلها أكثر متانة مع بقائها محصنة ضد الزنك والألومنيوم وحموضة الرصاص وكذلك القلويات.

يوفر كربيد السيليكون أكثر من مجرد الحماية الحرارية - فهو يضمن أيضًا قراءات دقيقة من المزدوجات الحرارية من خلال العمل كأنبوب معزول يحميها من العناصر البيئية القاسية، مثل الحرارة المباشرة أو المركبات الكيميائية التي يمكن أن تغير القراءات وتؤدي إلى قراءات غير دقيقة لدرجات الحرارة.

تجعل خصائص العزل الأنابيب مثالية للتطبيقات التي تتعرض فيها الخرزات لتغيرات شديدة في درجات الحرارة، مثل دراسة هينداساجيري وآخرون [1] على المزدوجات الحرارية للهب الغازية بدون عزل، والتي كشفت أن اختراق الخرزة يجب أن يصل إلى 10 مم على الأقل في اللهب لتقليل فقدان الحمل الحراري للسلك وتحقيق قراءات مستقرة لدرجة الحرارة؛ ويعتمد تأثيرها على قراءات درجة حرارة الخرزة على خصائص التوصيل والانبعاثية والهندسة الهندسية للأنابيب.