La buena resistencia al choque térmico de tubos compuestos revestidos de cerámica se atribuye a las propiedades materiales de su capa de revestimiento cerámico. Los materiales cerámicos, como la alúmina y el nitruro de silicio, suelen tener altos puntos de fusión, alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica y buena estabilidad térmica. Estas características permiten que los materiales cerámicos mantengan propiedades físicas y químicas estables a altas temperaturas y no sean propensos a la transición de fase o la descomposición.
Diseño Estructural
El diseño estructural de los tubos compuestos revestidos de cerámica es también una garantía importante de su resistencia al choque térmico. La tubería generalmente consta de una estructura de tres capas que consta de una capa de revestimiento cerámico, una capa de transición y un sustrato de tubería de acero. Este diseño estructural no sólo logra una unión estrecha entre la cerámica y los metales, sino que también alivia eficazmente el estrés térmico causado por la diferencia en el coeficiente de expansión térmica entre la cerámica y los metales a través de una capa de transición. Específicamente, la capa de transición suele estar hecha de materiales con coeficientes de expansión térmica similares a los de la cerámica y los metales, como capas de aleaciones a base de níquel o capas de materiales compuestos degradados que pueden proporcionar efectos amortiguadores durante los cambios de temperatura. , reduciendo la concentración y transmisión del estrés térmico.
Manejo del estrés térmico
El estrés térmico es un cambio de estrés causado por diferencias de temperatura dentro y fuera de las tuberías o cambios en la temperatura del medio. Para reducir el impacto del estrés térmico en las tuberías, se pueden tomar las siguientes medidas:
Optimización del espesor de la pared de la tubería: un diseño de espesor de pared razonable puede reducir el estrés térmico causado por los cambios de temperatura. Aunque las paredes de tubería más gruesas pueden proporcionar una mejor resistencia mecánica, también pueden aumentar la acumulación de estrés térmico.
Uso de dispositivos de compensación térmica: la instalación de dispositivos de compensación térmica como tubos corrugados, juntas de expansión, etc. en el sistema de tuberías puede proporcionar un cierto espacio de expansión cuando cambia la temperatura, reduciendo la concentración y transmisión del estrés térmico.
Controlar la temperatura del medio: Tratar de mantener la estabilidad de la temperatura del medio y evitar cambios bruscos de temperatura que puedan causar impacto en la tubería. En situaciones donde la temperatura del medio cambia significativamente, se pueden tomar medidas como el precalentamiento y el enfriamiento lento para reducir el impacto del estrés térmico.