Animated loader dots14ComingSoonAnimated loader dots

Często zadawane pytania dotyczące przetwarzania metali i materiałów

Czy zwiększona zmienność temperatury w moim piecu do wyżarzania może powodować zmiany w plastyczności mojego produktu? plus minus

Jest to zależne od natężenia zmienności i jej lokalizacji. Zmienność kluczowych parametrów wyżarzania – temperatury, punktu rosy i elementów składowych atmosfery – może mieć ogromny wpływ na jakość produktu. Rejestracja głównych parametrów procesu podczas produkcji – większych niż zazwyczaj odchyleń temperatury, które mogą wpłynąć na wzrost ziarna, twardość i plastyczność – pomaga znaleźć źródło zmienności. Następnie można zestawić przebiegi o niskiej jakości z tendencjami danych i określić, co może powodować zmianę właściwości.

Instalacja systemu kontroli procesu w celu monitorowania i kontrolowania tych zmiennych może pomóc w ograniczeniu zmienności. Niewielka inwestycja w technologię kontroli zapewnia duży zwrot w postaci obniżonych kosztów produkcji i wyższej jakości. Nasi inżynierowie handlowi, którzy mają duże doświadczenie w dziedzinie kontroli procesów, mogą pomóc poprawić spójność procesów i zaoszczędzić pieniądze.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Elementy ze stali węglowej są regularnie poddawane wyżarzaniu lub obróbce cieplnej w atmosferach azotowo-wodorowych w celu zmniejszenia naprężeń, zmiany mikrostruktury i/lub poprawy wyglądu powierzchni na kilka lat. Natężenie przepływu i skład atmosfery używanej do wyżarzania komponentów w piecach są zwykle określane metodą prób i błędów.

Chociaż skład atmosfery azotowo-wodorowej wprowadzanej do pieca nie zmienia się z upływem czasu, prawdziwy potencjał redukcyjny lub utleniający atmosfery wewnątrz pieca zmienia się z czasem w sposób ciągły z powodu wycieków i pochyleń odlewniczych w piecu, desorpcji zanieczyszczeń, takich jak wilgoć powstająca na powierzchni elementów lub rozkład środka smarnego na powierzchni elementów poddawanych wyżarzaniu. 

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystkie gatunki stali nierdzewnych są stopami na bazie żelaza ze znaczną zawartością procentową chromu. Zazwyczaj jest to poniżej 30% chromu i powyżej 50% żelaza. Za właściwości nierdzewne odpowiada niewidoczna, przylegająca, ochronna i samoregenerująca się warstwa tlenku chromu (Cr₂O₃) na powierzchni. Stal nierdzewna jest odporna na rdzewienie w temperaturze pokojowej, ale ze względu na obecność chromu i innych pierwiastków stopowych, takich jak tytan i molibden, jest podatna na odbarwienia wskutek utleniania się w podwyższonej temperaturze.

Na zwiększone utlenianie się wpływa m.in. wysoki punkt rosy, duża ilość tlenu, tlenki ołowiu i boru oraz azotki na powierzchni. Jasną stal nierdzewną w zależności od składu należy przetwarzać w atmosferze silnie redukującej z punktem rosy poniżej -40°C i co najmniej 25% wodoru.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Zielony kolor widoczny na częściach ze stali nierdzewnej to tlenek chromu (Cr₂O₃). Tworzy się, gdy w atmosferze pieca znajduje się zbyt dużo tlenu i/lub wilgoci, co zwykle jest spowodowane wyciekiem wody, słabą szczelnością atmosfery lub zbyt niskimi prędkościami przepływu gazu atmosferycznego. Ciemnozielono-brązowy kolor wskazuje na znaczny poziom wolnego tlenu wewnątrz pieca, spowodowany dużym wyciekiem powietrza.

Oprócz tradycyjnych testów stali i miedzi niektóre firmy przepuszczają kawałek stali nierdzewnej przez piec, aby sprawdzić, czy występuje wysoka zawartość wilgoci i tlenu. Lepszym i bardziej precyzyjnym sposobem pomiaru poziomu wilgoci i tlenu jest instalacja analizatora tlenu i miernika punktu rosy. Jest niedrogi i bardzo dokładny. Jeśli na częściach ze stali nierdzewnej tworzy się zielona warstwa tlenkowa, wskazuje to na brak optymalizacji pieca lub atmosfery.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Odcynkowanie jest zwykle definiowane jako wypłukiwanie cynku ze stopów miedzi w roztworze wodnym. W obróbce termicznej mosiądzu (i innych stopów zawierających cynk) odcynkowanie polega na usunięciu cynku z podłoża metalowego podczas procesów termicznych, takich jak lutowanie i wyżarzanie, zwykle ze względu na bardzo niskie ciśnienie pary nasyconej cynku w stopach. Odcynkowanie może prowadzić do nadmiernego zapylenia pieca, tworzenia się stopów oparów cynku z innymi metalami, a w skrajnych przypadkach do utraty właściwości stopu.

Choć eliminacja odcynkowania nie zawsze jest możliwa, można zmniejszyć jego stopień podczas obróbki termicznej. Kontrolowanie temperatury, czasu narażenia na daną temperaturę i potencjału redukcyjnego atmosfery w piecu pomaga zminimalizować odcynkowanie i usprawnić przetwarzanie termiczne. Jednak wyzwaniem może być zrozumienie, które zmienne należy zmienić. Specjaliści branżowi firmy Air Products, mający doświadczenie w obróbce termicznej, mogą pomóc określić zmienne, których regulacja pozwoli obniżyć koszty i zwiększyć produktywność poprzez zminimalizowanie odcynkowania.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wyżarzanie jasne stali wymaga warunków, które zapewniają redukcję do tlenków stali. Tradycyjnie diagram Ellinghama był używany do przewidywania warunków, które odpowiadają utlenianiu czystych metali lub redukcji ich tlenków. Metodę tę można wykorzystać do przewidywania warunków, które powinny powodować redukcję do tlenków żelaza i tlenków pierwiastków tworzących stop dodawanych do stali, takich jak tlenek chromu w przypadku stali nierdzewnych. To tradycyjne podejście nie jest precyzyjne, ponieważ wykorzystuje się tylko dane termodynamiczne dotyczące czystych metali i ich tlenków, ignorując fakt, że żelazo i dodatki stopowe tworzą stały roztwór. Ponadto można określić jedynie przybliżony stosunek równowagowego ciśnienia cząstkowego wodoru i pary wodnej do utleniania określonego metalu w określonej temperaturze.

Alternatywnie można użyć dokładniejszych i wygodniejszych schematów z danymi dotyczącymi stali i innych stopów, które są tworzone przy pomocy nowoczesnych baz danych i programów komputerowych, takich jak FactSage™ (oprogramowanie termochemiczne i pakiet bazy danych opracowane wspólnie przez firmy Thermfact/CRCT i GTT-Technologies) lub oprogramowanie Thermo-Calc. Korzystając z krzywych utleniania-redukcji, przedstawionych jako punkt rosy atmosfer czystego wodoru lub atmosfer azotowo-wodorowych w porównaniu do temperatury, można szybko wybrać atmosferę do wyżarzania stali bez tworzenia się tlenków. Wykres na rysunku 1 został obliczony przy użyciu FactSage. Na wykresie widać, że krzywe utleniania-redukcji dla systemów Fe-18%Cr i Fe-18%Cr-8%Ni reprezentujących stal nierdzewną są wyższe niż odpowiednie krzywe Cr/Cr₂O₃. W przypadku stopów (np. stali) można uzyskać bardziej precyzyjne obliczenia, korzystając z danych termodynamicznych zarówno z baz danych czystych substancji (tj. czystych metali i tlenków), jak i roztworów. Takie wykresy można stworzyć w oparciu o konkretną stal dla atmosfery o różnych składach.

Metody te mogą pomóc w rozwiązywaniu problemów i optymalizacji operacji wyżarzania poprzez równoważenie zużycia wodoru z jakością produktu.

Rysunek 1: 

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Czy czystość mojego gazu jest odpowiednia dla mojego procesu? plus minus

Gazy przemysłowe (takie jak azot, wodór i argon) do atmosfer w piecach charakteryzują się bardzo wysoką czystością (>99,995%). Typowe poziomy zanieczyszczeń są znacznie niższe niż 10 części na milion molowe (ppmv) tlenu i 3 ppmv wilgoci (punkt rosy <– 65°C). Taka czystość jest zwykle odpowiednia w przypadku wielu procesów z udziałem szerokiej gamy materiałów. Jednak niektóre materiały, ze względu na ich wysoką reaktywność, mogą wymagać dodatkowego oczyszczania w celu osiągnięcia jeszcze niższych poziomów zanieczyszczeń, zwłaszcza w przypadku gazów dostarczanych masowo lub w bateriowozach. W niektórych zakładach instaluje się oczyszczacze liniowe jako dodatkowe zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami gromadzonymi w otoczenia. Oczyszczanie liniowe zazwyczaj wiąże się z usunięciem tlenu i wilgoci. Czasami przy dostarczaniu argonu konieczne jest usunięcie śladowych ilości zanieczyszczeń azotowych. Wybór oczyszczacza zależy od typu gazu oraz rodzaju i ilości zanieczyszczeń, które należy usunąć.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Rozmiar przepływomierza musi być odpowiednio dobrany do każdego zastosowania, rodzaju, ciśnienia i zakresu roboczego gazu. Po pierwsze należy upewnić się, że przepływomierz jest skalibrowany pod kątem gęstości względnej mierzonego gazu. Sprawdź etykietę lub szklaną rurkę przepływomierza albo skontaktuj się z producentem, aby się upewnić. Po drugie, przepływomierz należy obsługiwać tylko w granicach ciśnienia, dla jakich został skalibrowany. Na przykład przepływomierz o zmiennej powierzchni, skalibrowany pod kątem 5,5 bar i odczytu 28,3 m³/h, rzeczywiście będzie zapewniać 21,5 m³/h przy pracy w 2,8 bar. To błąd na poziomie 24%! Po trzecie, w celu zapewnienia najwyższej dokładności i pozostawienia miejsca na regulację, należy dopasować przepływomierz tak, aby normalny przepływ mieścił się w zakresie 30–70% pełnej skali. Te trzy kroki pomogą zapewnić dobrą kontrolę nad przepływem gazu i, ostatecznie, nad procesem.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Butle z gazem wysokociśnieniowym są zwykle wykorzystywane przez użytkowników w przypadku małych i średnich zapotrzebowań gazu. Naraziło to firmy na zagrożenia bezpieczeństwa związane z przemieszczaniem butli i ekspozycją na wysokie ciśnienie. Konsolidacja do scentralizowanego systemu mikrocystern eliminuje konieczność obsługi butli i zmniejsza ryzyko wymieszania produktu. Kolejne korzyści obejmują zmniejszenie narażenia na kontakt z pojemnikami pod wysokim ciśnieniem i mniejszy ruch transportowy dzięki rzadszym dostawom. Firma Air Products opracowała opcję dostarczania mikrocystern jako ekonomiczną i niezawodną alternatywę dla butli wysokociśnieniowych azotu, argonu, tlenu i dwutlenku węgla. Oprócz wydajnych i elastycznych systemów przechowywania dostępne są także innowacyjne rozwiązania rurowe, które ułatwiają płynne przejście od butli do mikrocystern.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
W jaki sposób można zapobiegać wydostawaniu się wypełniacza miedzianego poza lutowane połączenia w częściach stalowych? plus minus

W przypadku lutowania w piecu tendencja wypełniacza miedzianego do rozpryskiwania się wynika z jednego z czterech czynników:

  • Temperatura strefy lutowania jest zbyt wysoka. Miedź topi się w temperaturze 1085ºC. W przypadku lutowania stali węglowej w większości przypadków strefa lutowania powinna być ustawiona na 1120 ° C ± 10ºC.
  • Moc redukcyjna atmosfery jest zbyt wysoka, spowodowana zbyt niskim punktem rosy lub zbyt wysokim stężeniem wodoru w strefie lutowania. W przypadku stali węglowej w piecu muflowym punkty rosy powinny wynosić od -12ºC do + 12ºC, przy 5% wodoru.
  • Szczelina złącza jest zbyt szeroka, co powoduje wytwarzanie zbyt małych sił kapilary, by stopiona miedź przepływała przez połączenie, co z kolei sprawia, że miedź wylewa się poza spoinę.
  • Część znajduje się zbyt długo w „strefie gorącej” pieca.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Ponieważ potencjał redukcyjny atmosfery pieca opartej na wodorze jest definiowany przez współczynnik pH₂O, pierwszą odpowiedzią, która przychodzi do głowy większości ludzi, jest „tak”. I w niektórych przypadkach to prawda. Niższe odczyty punktu rosy (niższe pH₂O) prowadzą do bardziej redukcyjnych warunków i, w wielu przypadkach, do lepszej wydajności atmosfery pieca. Istnieją jednak sytuacje, w których nie ma to zastosowania. Jednym z przykładów są atmosfery oparte na wodorze w piecach taśmowych, w których punkt rosy może w pewnych warunkach osiągnąć wartości o większej suchości niż ‑45°C, a nawet -50°C. Potencjał redukcyjny tej atmosfery wystarcza dla powszechnie obrabianych części, ale może prowadzić do powstania niewymaganych warunków silnie redukcyjnych, które skracają żywotność taśmy. Innym przykładem może być atmosfera lutownicza, która jest zbyt redukcyjna i podatna na nadmierną przepływowość miejsca lutowania. Nowy system nawilżania atmosfery firmy Air Products umożliwia precyzyjne i stałe dodawanie wilgoci do atmosfery pieca w celu uzyskania odpowiedniego poziomu wilgoci, co wydłuża okres eksploatacji taśmy i/lub podwyższa przepływowość miejsca lutowania przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich warunków ograniczających dla wykonywanych operacji spiekania lub lutowania. 

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Odcynkowanie jest zwykle definiowane jako wypłukiwanie cynku ze stopów miedzi w roztworze wodnym. W obróbce termicznej mosiądzu (i innych stopów zawierających cynk) odcynkowanie polega na usunięciu cynku z podłoża metalowego podczas procesów termicznych, takich jak lutowanie i wyżarzanie, zwykle ze względu na bardzo niskie ciśnienie pary nasyconej cynku w stopach. Odcynkowanie może prowadzić do nadmiernego zapylenia pieca, tworzenia się stopów oparów cynku z innymi metalami, a w skrajnych przypadkach do utraty właściwości stopu.

Choć eliminacja odcynkowania nie zawsze jest możliwa, można zmniejszyć jego stopień podczas obróbki termicznej. Kontrolowanie temperatury, czasu narażenia na daną temperaturę i potencjału redukcyjnego atmosfery w piecu pomaga zminimalizować odcynkowanie i usprawnić przetwarzanie termiczne. Jednak wyzwaniem może być zrozumienie, które zmienne należy zmienić. Specjaliści branżowi firmy Air Products, mający doświadczenie w obróbce termicznej, mogą pomóc określić zmienne, których regulacja pozwoli obniżyć koszty i zwiększyć produktywność poprzez zminimalizowanie odcynkowania.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystkie gatunki stali nierdzewnych są stopami na bazie żelaza ze znaczną zawartością procentową chromu. Zazwyczaj jest to poniżej 30% chromu i powyżej 50% żelaza. Za właściwości nierdzewne odpowiada niewidoczna, przylegająca, ochronna i samoregenerująca się warstwa tlenku chromu (Cr₂O₃) na powierzchni. Stal nierdzewna jest odporna na rdzewienie w temperaturze pokojowej, ale ze względu na obecność chromu i innych pierwiastków stopowych, takich jak tytan i molibden, jest podatna na odbarwienia wskutek utleniania się w podwyższonej temperaturze.

Na zwiększone utlenianie się wpływa m.in. wysoki punkt rosy, duża ilość tlenu, tlenki ołowiu i boru oraz azotki na powierzchni. Jasną stal nierdzewną należy obrabiać w atmosferze silnie redukującej o punkcie rosy poniżej -40°C i z zawartością co najmniej 25% wodoru.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

W przypadku atmosfer spiekania i lutowania twardego w przelotowym piecu taśmowym otwartym z obu stron należy przestrzegać normy EN 746 dla urządzeń przemysłowych do procesów cieplnych takich jak piece. Zwykle atmosfery zawierające więcej niż 5% wodoru z tlenkiem węgla i metanem (łącznie, a zawartość metanu powinna wynosić poniżej 1%) w azocie, uznaje się za łatwopalne. W rzeczywistości każda mieszana atmosfera, nawet jeśli zawiera mniej niż 5% składników palnych, jest uważana za „nieokreśloną” i musi być traktowana tak, jakby była łatwopalna, zwłaszcza przy wyższych temperaturach pieca, ale poniżej punktu samozapłonu.

Norma EN 746-3 zaleca spełnienie następujących warunków przed wprowadzeniem do pieca atmosfery łatwopalnej lub nieokreślonej:

  • Temperatura w piecu musi przekraczać 750° C.
  • Piec należy oczyszczać gazem obojętnym do momentu, gdy analiza atmosfery wykaże poziom tlenu poniżej 1%. Ogólnie zaleca się stosowanie pięciu zmian objętości przepływu gazu obojętnego.
  • Wskazanie przepływu oczyszczającego musi być widoczne. Ponadto w normalnej sytuacji zawory elektromagnetyczne przewodów odpowietrzających powinny być otwarte.
  • System atmosfery powinien być wyposażony w blokady, które odcinają gazy palne za pomocą zamkniętych zaworów elektromagnetycznych w przypadku awarii zasilania, spadku temperatury poniżej 750°C lub niewystarczającego przepływu głównego składnika atmosfery.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystko zależy od Twojego procesu. Atmosfery azotowe od wielu lat z powodzeniem sprawdzają się w obróbce metali, a z powodu ogromnej ilości wymagań dotyczących możliwości stosowania różnych materiałów w piecach i potrzeb dotyczących powierzchni, stosowanie mieszanin gazowych jest obecnie standardem w branży. Różne produkty mogą tolerować różne stężenia elementów utleniających w atmosferze pieca ze względu na dodatkowe składniki redukujące lub reaktywne w mieszance. Z tego powodu można tolerować zastosowanie azotu z resztkami tlenu wygenerowanego na miejscu. Znając poziomy tolerancji tlenu, możemy pomóc w obniżeniu kosztów.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Prosty test miedzi/stali pozwala odróżnić utlenianie spowodowane powietrzem (O₂) lub wodą (H₂O). Test przeprowadza się poddając obróbce w piecu przelotowym jednocześnie czysty, jasny kawałek taśmy miedzi i czysty kawałek taśmy ze stali węglowej i obserwując utlenianie na każdej próbce. Temperatura w piecu musi być poniżej 1080˚C, czyli punktu topnienia miedzi. Taśma stalowa odbarwi się lub utleni w przypadku obecności powietrza w atmosferze lub wycieku wody. Taśma miedziana może się jednak utleniać tylko w przypadku obecności powietrza. Ten test można stosować w przypadku atmosfer opartych na azocie lub atmosferach generowanych, takich jak atmosfera endotermiczna lub zdysocjowany amoniak. Można to zrobić bez użycia analizatorów tlenu czy punktu rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Tak, wycieki na linii z gazem o wysokiej czystości pod ciśnieniem mogą powodować przerywane utlenianie. Istnieje kilka możliwych przyczyn. Jedną z nich jest dyfuzja wsteczna – przemieszczanie zanieczyszczeń z otaczającego powietrza do przyłącza gazowego pod wysokim ciśnieniem o niskim poziomie zanieczyszczeń. Jest to spowodowane gradientami stężeń, a nie ciśnienia, i stan ten pogarszają zmiany natężenia przepływu, ciśnienia lub temperatury rurociągów.

Specjaliści branżowi z firmy Air Products pomogą w określeniu przyczyny problemu. Ponieważ proces utleniania jest przerywany, konieczne jest ciągłe monitorowanie przyłącza azotu pod kątem wycieków za pomocą analizatora ilości śladowych tlenu. W przypadku linii z gazem palnym można również użyć czujnika gazu palnego. Po wykryciu zanieczyszczeń można zidentyfikować źródło wycieku za pomocą różnych technik, w tym przeprowadzając test baniek mydlanych, ciśnienia statycznego lub spektrometrii mas z wykorzystaniem helu. Do wycieków często dochodzi na pękniętych spoinach, połączeniach mechanicznych, uszczelnieniach zaworów i niedokręconych łącznikach.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
W jaki sposób można uzyskać bardziej jednorodną twardość powierzchni podczas nawęglania w kontrolowanej atmosferze? plus minus

W częściach nawęglanych w atmosferze, zwłaszcza w przypadku ładunków masowych, mogą występować różnice w twardości powierzchni. Jest to częsty problem spowodowany niewystarczającą cyrkulacją atmosfery wewnątrz komory pieca i obciążeniem. Możliwości modelowania przepływu atmosfery firmy Air Products umożliwiają nam symulację tych barier technicznych i ich analizę. Nasi eksperci techniczni są gotowi do współpracy z klientem w celu znalezienia najlepszego sposobu modyfikacji ustawień obciążenia, co poprawi wyniki nawęglania.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Nawęglanie i inne atmosfery kontrolujące zawartość węgla wymagają źródła CO, które ułatwia dyfuzję węgla na powierzchni metalu. Jednym źródłem jest wytwarzanie atmosfery endotermicznej, w której powietrze i gaz ziemny są poddawane reakcji w generatorze zewnętrznym, tworząc gaz składający się z 20% CO, 40% H₂ i 40% N₂ ze śladowymi ilościami CO₂ i wilgoci.

Innym źródłem CO jest wprowadzenie do pieca mieszaniny 40% azotu i 60% metanolu, która tworzy gaz o tym samym składzie wytwarzany endotermicznie. Ciepło pieca powoduje dysocjację metanolu (CH₃OH) na CO i H₂, które następnie mieszają się z azotem. Oto sposób obliczania wymaganej ilości metanolu. Przykładowo, w przypadku 10m³/h atmosfery, 40% lub 4m³/h będzie stanowić azot, zgodnie z powyższymi proporcjami. Pozostałe 60% lub 6 m³/h będzie składać się ze zdysocjowanego metanolu. Ponieważ jeden litr metanolu ulega dysocjacji na około 1,67 m³ gazu, do dysocjacji do wymaganych 6m³/h atmosfery potrzeba 3,6 l/h metanolu

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Materiały ogniotrwałe podlegają wpływom atmosferycznym na kilka sposobów. Chociaż są stabilne w temperaturze pokojowej, pewna liczba tlenków jest redukowana w obecności wodoru lub wolnego węgla w podwyższonych temperaturach, co skraca ich żywotność. Proces klienta i pożądana wydajność określają atmosferę, którą należy uwzględnić w projekcie. Jednak krystalografia materiału ceramicznego będzie miała znaczący wpływ na jego odporność na tę atmosferę. Zrozumienie wpływu gazów atmosferycznych na materiały ogniotrwałe i dobór materiałów ogniotrwałych, które są bardziej stabilne w temperaturach roboczych i w obecności określonych rodzajów gazu, pozwala zwiększyć wydajność pieca. Inżynierowie z firmy Air Products współpracują z klientami w celu zoptymalizowania ich procesu.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

To pytanie pojawia się często. Podczas rozwiązywania problemów związanych z utlenianiem w atmosferze pieca przelotowego, ważne jest, aby mierzyć zarówno poziom tlenu, jak i punkt rosy. Oto dlaczego.

Punkt rosy jest miarą zawartości wilgoci w gazie oraz temperaturą, w której para wodna w próbce gazu zaczyna się kondensować. A zatem stężenie tlenu jest po prostu miarą ciśnienia cząstkowego tlenu.

W momencie pobrania do analizy próbki gazu ze strefy gorącej pieca, gazy reaktywne takie jak H₂, CO, lub CₓHᵧ, połączyły się już połączone z występującym tam O₂, tworząc parę wodną i inne składniki gazowe. Dlatego w zależności od temperatury pieca i metody próbkowania, analizator będzie często wskazywał niski poziom tlenu. W większości instalacji do kontroli procesu i zapobiegania utlenianiu wymagany jest zarówno niski poziom tlenu, jak i niski punkt rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Podczas sprawdzania pieca przelotowego utlenianie w sekcji wstępnego nagrzewania jest matowe lub przypomina oszronienie i zwykle powstaje przez dostanie się powietrza z wejścia do pieca. Utlenianie się w strefie gorącej może powodować powstawanie łusek lub pęcherzy. Przyczyną jest zwykle wyższy poziom wilgoci lub tlenu spowodowany nieprawidłową równowagą atmosfery, wyciekiem wody bądź wpływem powietrza w strefie chłodzenia. Utlenianie w strefie chłodzenia zwykle powoduje gładkie, czasami lśniące przebarwienia, a jego przyczyną może być nieprawidłowa konstrukcja kurtyny, nadmierna prędkość taśmy, wycieki wody lub niewystarczające natężenie przepływu atmosfery.

W piecach nieprzelotowych należy rozpocząć od identyfikacji utleniacza powodującego problem. Przepływający azot oraz pomiary poziomu tlenu i wilgoci mogą wskazywać utleniacz. Następnie przegląd typowych źródeł nieszczelności, takich jak uszczelki, mocowania, złącza i połączenia spawane, zwykle prowadzi do odkrycia źródła wycieku.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
W jaki sposób mogę udokumentować, że proces obróbki cieplnej produktów moich klientów był kontrolowany? plus minus

Coraz popularniejsze stają się programy jakości, które wymagają informacji o sposobie przetwarzania części klientów. Wiedza o tym, jakie zmienne są kontrolowane i jaki mają wpływ na części, jest ważnym punktem początkowym tego procesu. Monitoring należy rozpocząć od takich zmiennych, jak temperatura, czas, przepływ i skład atmosfery oraz zużycie energii.

System monitorowania ułatwia wykonywanie tego zadania na co dzień i zwiększa dokładność rejestrowanych danych. Firma Air Products gwarantuje kontrolę atmosfery, a funkcja Process Intelligence automatyzuje monitoring i gromadzenie danych oraz zapewnia dodatkowe korzyści, takie jak zdalne monitorowanie procesu, powiadamianie o problemach w formie alarmów oraz generowanie niestandardowych raportów na potrzeby dokumentacji klienta. Nasi inżynierowie pomagają określić, jakie zmienne należy monitorować, a następnie dostosowują system zarówno do Twoich specyfikacji, jak i specyfikacji klienta.

Korzyści, takie jak mniejsza ilość odpadów, eliminacja ręcznego gromadzenia danych, szybsze rozwiązywanie problemów i wyższa jakość produktu, mogą poprawić relacje z klientami i pomóc w osiągnięciu pożądanych wyników finansowych.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Czy możemy zaoszczędzić energię i zwiększyć oszczędności, przechodząc na atmosferę syntetycznego azotu/wodoru? plus minus

Jednym słowem – tak. Można obniżyć koszty i zredukować ilość odpadów, przekształcając wytworzoną atmosferę, np. endotermiczną lub opartą na zdysocjowanym amoniaku, w atmosferę syntetycznego azotu/wodoru.

Tak to działa:

  • korzystanie z atmosfery i płacenie za nią tylko wtedy, gdy piec jest w użyciu, zamiast płacenia za stałe ilości wyjściowe produkowane przez generatory – nawet jeśli użytkownik zużywa mniejszą objętość niż ustawiono;
  • zmniejszenie stężenia wodoru do zakresu 2–10% przy zachowaniu wysokiego potencjału redukcyjnego, który wynika z bardzo niskiego punktu rosy azotu;
  • tworzenie obszarów strefowych atmosfery przez dodanie wyłącznie wymaganej mieszanki gazów i objętości niezależnie w różnych strefach pieca.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Stosowanie systemu atmosferycznego opartego na azocie przynosi wiele korzyści, między innymi:

  • niezależność od gazu ziemnego i konserwacji generatorów;
  • zwiększenie elastyczności w zakresie modyfikowania właściwości atmosfery i prędkości przepływu w zależności od wymagań procesu i materiałów;
  • wyższy poziom bezpieczeństwa dzięki właściwościom azotu dotyczącym automatycznego oczyszczania;
  • eliminację toksycznych komponentów, takich jak tlenek węgla i amoniak, związanych z korzystaniem z generatorów endotermicznych i dysocjatorów amoniaku;
  • zmniejszenie do minimum ilości wodoru potrzebnej do uzyskania właściwej mocy redukcyjnej z uwagi na niski punkt rosy azotu.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Rozcieńczanie azotem i DA może być ekonomiczną alternatywą dla DA w stężeniu 100%. Ponieważ wiele obrabianych materiałów nie wymaga 75-procentowej zawartości wodoru w DA, można obniżyć koszty atmosfery, stosując tańszy azot do rozcieńczania DA. Zastosowanie azotu zapewnia także ekonomiczny sposób oczyszczania, a także niższe koszty pieca w stanie bezczynności. Ponadto stosowanie wodoru w połączeniu z azotem w celu zastąpienia DA może być konkurencyjne pod względem kosztów i całkowicie wyeliminować amoniak — toksyczny, droższy gaz.

Inżynierowie ds. zastosowań Air Products mogą pomóc w porównaniu kosztów atmosfery i zalecić sposoby zmniejszenia zużycia atmosfery, aby jeszcze bardziej obniżyć całkowity koszt posiadania.

Liquid nitrogen storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Tlen z powietrza może przedostawać się do pieca od przodu i od tyłu, powodując problemy, takie jak utlenianie, odwęglanie, niedostateczne spiekanie lub zbyt niska jakość lutowania. Oto kilka metod ograniczania dostawania się tlenu:

  • Stosowanie odpowiedniego całkowitego przepływu atmosfery zapewniającego nieco dodatnie ciśnienie w piecu. Zwykle w przypadku otworów o szerokości mniejszej niż 7,5 cm wystarcza od około 1 m³/h do 1,5 m³/h na cm szerokości taśmy.
  • Zainstalowanie osłony płomieniowej z przodu, najlepiej przymocowane do spodu drzwiczek, z płomieniami skierowanymi w dół na części, zapewniając całkowite pokrycie otworu przedniego.
  • Zamontowanie dobrej kurtyny z włókna z dodatkową kurtyną rozpryskową azotu na wylocie.
  • Zapewnienie, że komin jest oddzielony od pieca i nie powoduje różnicowego zasysania atmosfery w piecu.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystkie gatunki stali nierdzewnych są stopami na bazie żelaza ze znaczną zawartością procentową chromu. Zazwyczaj jest to poniżej 30% chromu i powyżej 50% żelaza. Za właściwości nierdzewne odpowiada niewidoczna, przylegająca, ochronna i samoregenerująca się warstwa tlenku chromu (Cr₂O₃) na powierzchni. Stal nierdzewna jest odporna na rdzewienie w temperaturze pokojowej, ale ze względu na obecność chromu i innych pierwiastków stopowych, takich jak tytan i molibden, jest podatna na odbarwienia wskutek utleniania się w podwyższonej temperaturze.

Na zwiększone utlenianie się wpływa m.in. wysoki punkt rosy, duża ilość tlenu, tlenki ołowiu i boru oraz azotki na powierzchni. Jasną stal nierdzewną należy obrabiać w atmosferze silnie redukującej o punkcie rosy poniżej -40°C i z zawartością co najmniej 25% wodoru.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

To pytanie pojawia się często. Podczas rozwiązywania problemów związanych z utlenianiem w atmosferze pieca przelotowego, ważne jest, aby mierzyć zarówno poziom tlenu, jak i punkt rosy. Oto dlaczego.

Punkt rosy jest miarą zawartości wilgoci w gazie oraz temperaturą, w której para wodna w próbce gazu zaczyna się kondensować. A zatem stężenie tlenu jest po prostu miarą ciśnienia cząstkowego tlenu.

W momencie pobrania do analizy próbki gazu ze strefy gorącej pieca, gazy reaktywne takie jak H₂, CO, lub CₓHᵧ, połączyły się już połączone z występującym tam O₂, tworząc parę wodną i inne składniki gazowe. Dlatego w zależności od temperatury pieca i metody próbkowania, analizator będzie często wskazywał niski poziom tlenu. W większości instalacji do kontroli procesu i zapobiegania utlenianiu wymagany jest zarówno niski poziom tlenu, jak i niski punkt rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Wiem, że mój przepływomierz informuje mnie o określonym poziomie przepływu gazu, ale jaka jest pewność? plus minus

Rozmiar przepływomierza musi być odpowiednio dobrany do każdego zastosowania, rodzaju, ciśnienia i zakresu roboczego gazu. Po pierwsze należy upewnić się, że przepływomierz jest skalibrowany pod kątem gęstości względnej mierzonego gazu. Sprawdź etykietę lub szklaną rurkę przepływomierza albo skontaktuj się z producentem, aby się upewnić. Po drugie, przepływomierz należy obsługiwać tylko w granicach ciśnienia, dla jakich został skalibrowany. Na przykład przepływomierz o zmiennej powierzchni, skalibrowany pod kątem 5,5 bar i odczytu 28,3 m³/h, rzeczywiście będzie zapewniać 21,5 m³/h przy pracy w 2,8 bar. To błąd na poziomie 24%! Po trzecie, w celu zapewnienia najwyższej dokładności i pozostawienia miejsca na regulację, należy dopasować przepływomierz tak, aby normalny przepływ mieścił się w zakresie 30–70% pełnej skali. Te trzy kroki pomogą zapewnić dobrą kontrolę nad przepływem gazu i, ostatecznie, nad procesem.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Butle z gazem wysokociśnieniowym są zwykle wykorzystywane przez użytkowników w przypadku małych i średnich zapotrzebowań gazu. Naraziło to firmy na zagrożenia bezpieczeństwa związane z przemieszczaniem butli i ekspozycją na wysokie ciśnienie. Konsolidacja do scentralizowanego systemu mikrocystern eliminuje konieczność obsługi butli i zmniejsza ryzyko wymieszania produktu. Kolejne korzyści obejmują zmniejszenie narażenia na kontakt z pojemnikami pod wysokim ciśnieniem i mniejszy ruch transportowy dzięki rzadszym dostawom. Firma Air Products opracowała opcję dostarczania mikrocystern jako ekonomiczną i niezawodną alternatywę dla butli wysokociśnieniowych azotu, argonu, tlenu i dwutlenku węgla. Oprócz wydajnych i elastycznych systemów przechowywania dostępne są także innowacyjne rozwiązania rurowe, które ułatwiają płynne przejście od butli do mikrocystern.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Wiem, że mój przepływomierz informuje mnie o określonym poziomie przepływu gazu, ale jaka jest pewność? plus minus

Rozmiar przepływomierza musi być odpowiednio dobrany do każdego zastosowania, rodzaju, ciśnienia i zakresu roboczego gazu. Po pierwsze należy upewnić się, że przepływomierz jest skalibrowany pod kątem gęstości względnej mierzonego gazu. Sprawdź etykietę lub szklaną rurkę przepływomierza albo skontaktuj się z producentem, aby się upewnić. Po drugie, przepływomierz należy obsługiwać tylko w granicach ciśnienia, dla jakich został skalibrowany. Na przykład przepływomierz o zmiennej powierzchni, skalibrowany pod kątem 5,5 bar i odczytu 28,3 m³/h, rzeczywiście będzie zapewniać 21,5 m³/h przy pracy w 2,8 bar. To błąd na poziomie 24%! Po trzecie, w celu zapewnienia najwyższej dokładności i pozostawienia miejsca na regulację, należy dopasować przepływomierz tak, aby normalny przepływ mieścił się w zakresie 30–70% pełnej skali. Te trzy kroki pomogą zapewnić dobrą kontrolę nad przepływem gazu i, ostatecznie, nad procesem.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Gazy przemysłowe (takie jak azot, wodór i argon) do atmosfer w piecach charakteryzują się bardzo wysoką czystością (>99,995%). Typowe poziomy zanieczyszczeń są znacznie niższe niż 10 części na milion molowe (ppmv) tlenu i 3 ppmv wilgoci (punkt rosy <– 65°C). Taka czystość jest zwykle odpowiednia w przypadku wielu procesów z udziałem szerokiej gamy materiałów. Jednak niektóre materiały, ze względu na ich wysoką reaktywność, mogą wymagać dodatkowego oczyszczania w celu osiągnięcia jeszcze niższych poziomów zanieczyszczeń, zwłaszcza w przypadku gazów dostarczanych masowo lub w bateriowozach. W niektórych zakładach instaluje się oczyszczacze liniowe jako dodatkowe zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami gromadzonymi w otoczenia. Oczyszczanie liniowe zazwyczaj wiąże się z usunięciem tlenu i wilgoci. Czasami przy dostarczaniu argonu konieczne jest usunięcie śladowych ilości zanieczyszczeń azotowych. Wybór oczyszczacza zależy od typu gazu oraz rodzaju i ilości zanieczyszczeń, które należy usunąć.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wiele aspektów kontroli przepływu lub mieszanych paneli, zwłaszcza te związane z bezpieczną obsługą, wymaga okresowej konserwacji w celu zapewnienia prawidłowego działania. Należy sprawdzić działanie cewki cylindrycznej, aby upewnić się, że przepływ gazu palnego wyłącza się automatycznie, a czyszczenie gazem obojętnym włącza się automatycznie zgodnie z przeznaczeniem. Należy sprawdzać to zgodnie z zalecaną częstotliwością konserwacji, zwykle co sześć miesięcy. Ponadto w razie potrzeby należy przebudować cewki cylindryczne. Ważne jest również sprawdzenie nastawy regulatora czasowego oczyszczania, aby potwierdzić, że może on odpowiednio oczyścić piec. Należy także zweryfikować i udokumentować nastawy alarmu niskiego przepływu podczas czyszczenia gazem obojętnym i przepływów procesowych. To tylko niektóre z elementów przeznaczonych do regularnych kontroli.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Czy mogę określić, czy utlenianie w sekcji chłodzenia mojego pieca przelotowego jest spowodowane gromadzeniem się powietrza czy wyciekami wody? plus minus

Prosty test miedzi/stali pozwala odróżnić utlenianie spowodowane powietrzem (O₂) lub wodą (H₂O). Test przeprowadza się poddając obróbce w piecu przelotowym jednocześnie czysty, jasny kawałek taśmy miedzi i czysty kawałek taśmy ze stali węglowej i obserwując utlenianie na każdej próbce. Temperatura w piecu musi być poniżej 1080˚C, czyli punktu topnienia miedzi. Taśma stalowa odbarwi się lub utleni w przypadku obecności powietrza w atmosferze lub wycieku wody. Taśma miedziana może się jednak utleniać tylko w przypadku obecności powietrza. Ten test można stosować w przypadku atmosfer opartych na azocie lub atmosferach generowanych, takich jak atmosfera endotermiczna lub zdysocjowany amoniak. Można to zrobić bez użycia analizatorów tlenu czy punktu rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Podczas sprawdzania pieca przelotowego utlenianie w sekcji wstępnego nagrzewania jest matowe lub przypomina oszronienie i zwykle powstaje przez dostanie się powietrza z wejścia do pieca. Utlenianie się w strefie gorącej może powodować powstawanie łusek lub pęcherzy. Przyczyną jest zwykle wyższy poziom wilgoci lub tlenu spowodowany nieprawidłową równowagą atmosfery, wyciekiem wody bądź wpływem powietrza w strefie chłodzenia. Utlenianie w strefie chłodzenia zwykle powoduje gładkie, czasami lśniące przebarwienia, a jego przyczyną może być nieprawidłowa konstrukcja kurtyny, nadmierna prędkość taśmy, wycieki wody lub niewystarczające natężenie przepływu atmosfery.

W piecach nieprzelotowych należy rozpocząć od identyfikacji utleniacza powodującego problem. Przepływający azot oraz pomiary poziomu tlenu i wilgoci mogą wskazywać utleniacz. Następnie przegląd typowych źródeł nieszczelności, takich jak uszczelki, mocowania, złącza i połączenia spawane, zwykle prowadzi do odkrycia źródła wycieku.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Jednym słowem – tak. Można obniżyć koszty i zredukować ilość odpadów, przekształcając wytworzoną atmosferę, np. endotermiczną lub opartą na zdysocjowanym amoniaku, w atmosferę syntetycznego azotu/wodoru.

Tak to działa:

  • korzystanie z atmosfery i płacenie za nią tylko wtedy, gdy piec jest w użyciu, zamiast płacenia za stałe ilości wyjściowe produkowane przez generatory – nawet jeśli użytkownik zużywa mniejszą objętość niż ustawiono;
  • zmniejszenie stężenia wodoru do zakresu 2–10% przy zachowaniu wysokiego potencjału redukcyjnego, który wynika z bardzo niskiego punktu rosy azotu;
  • tworzenie obszarów strefowych atmosfery przez dodanie wyłącznie wymaganej mieszanki gazów i objętości niezależnie w różnych strefach pieca.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Stosowanie systemu atmosferycznego opartego na azocie przynosi wiele korzyści, między innymi:

  • niezależność od gazu ziemnego i konserwacji generatorów;
  • zwiększenie elastyczności w zakresie modyfikowania właściwości atmosfery i prędkości przepływu w zależności od wymagań procesu i materiałów;
  • wyższy poziom bezpieczeństwa dzięki właściwościom azotu dotyczącym automatycznego oczyszczania;
  • eliminację toksycznych komponentów, takich jak tlenek węgla i amoniak, związanych z korzystaniem z generatorów endotermicznych i dysocjatorów amoniaku;
  • zmniejszenie do minimum ilości wodoru potrzebnej do uzyskania właściwej mocy redukcyjnej z uwagi na niski punkt rosy azotu.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Tlen z powietrza może przedostawać się do pieca od przodu i od tyłu, powodując problemy, takie jak utlenianie, odwęglanie, niedostateczne spiekanie lub zbyt niska jakość lutowania. Oto kilka metod ograniczania dostawania się tlenu:

  • Stosowanie odpowiedniego całkowitego przepływu atmosfery zapewniającego nieco dodatnie ciśnienie w piecu. Zwykle w przypadku otworów o szerokości mniejszej niż 7,5 cm wystarcza od około 1 m³/h do 1,5 m³/h na cm szerokości taśmy.
  • Zainstalowanie osłony płomieniowej z przodu, najlepiej przymocowane do spodu drzwiczek, z płomieniami skierowanymi w dół na części, zapewniając całkowite pokrycie otworu przedniego.
  • Zamontowanie dobrej kurtyny z włókna z dodatkową kurtyną rozpryskową azotu na wylocie.
  • Zapewnienie, że komin jest oddzielony od pieca i nie powoduje różnicowego zasysania atmosfery w piecu.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

To pytanie pojawia się często. Podczas rozwiązywania problemów związanych z utlenianiem w atmosferze pieca przelotowego, ważne jest, aby mierzyć zarówno poziom tlenu, jak i punkt rosy. Oto dlaczego.

Punkt rosy jest miarą zawartości wilgoci w gazie oraz temperaturą, w której para wodna w próbce gazu zaczyna się kondensować. A zatem stężenie tlenu jest po prostu miarą ciśnienia cząstkowego tlenu.

W momencie pobrania do analizy próbki gazu ze strefy gorącej pieca, gazy reaktywne takie jak H₂, CO, lub CₓHᵧ, połączyły się już połączone z występującym tam O₂, tworząc parę wodną i inne składniki gazowe. Dlatego w zależności od temperatury pieca i metody próbkowania, analizator będzie często wskazywał niski poziom tlenu. W większości instalacji do kontroli procesu i zapobiegania utlenianiu wymagany jest zarówno niski poziom tlenu, jak i niski punkt rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Tak, wycieki na linii z gazem o wysokiej czystości pod ciśnieniem mogą powodować przerywane utlenianie. Istnieje kilka możliwych przyczyn. Jedną z nich jest dyfuzja wsteczna – przemieszczanie zanieczyszczeń z otaczającego powietrza do przyłącza gazowego pod wysokim ciśnieniem o niskim poziomie zanieczyszczeń. Jest to spowodowane gradientami stężeń, a nie ciśnienia, i stan ten pogarszają zmiany natężenia przepływu, ciśnienia lub temperatury rurociągów.

Specjaliści branżowi z firmy Air Products pomogą w określeniu przyczyny problemu. Ponieważ proces utleniania jest przerywany, konieczne jest ciągłe monitorowanie przyłącza azotu pod kątem wycieków za pomocą analizatora ilości śladowych tlenu. W przypadku linii z gazem palnym można również użyć czujnika gazu palnego. Po wykryciu zanieczyszczeń można zidentyfikować źródło wycieku za pomocą różnych technik, w tym przeprowadzając test baniek mydlanych, ciśnienia statycznego lub spektrometrii mas z wykorzystaniem helu. Do wycieków często dochodzi na pękniętych spoinach, połączeniach mechanicznych, uszczelnieniach zaworów i niedokręconych łącznikach.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystkie gatunki stali nierdzewnych są stopami na bazie żelaza ze znaczną zawartością procentową chromu. Zazwyczaj jest to poniżej 30% chromu i powyżej 50% żelaza. Za właściwości nierdzewne odpowiada niewidoczna, przylegająca, ochronna i samoregenerująca się warstwa tlenku chromu (Cr₂O₃) na powierzchni. Stal nierdzewna jest odporna na rdzewienie w temperaturze pokojowej, ale ze względu na obecność chromu i innych pierwiastków stopowych, takich jak tytan i molibden, jest podatna na odbarwienia wskutek utleniania się w podwyższonej temperaturze.

Na zwiększone utlenianie się wpływa m.in. wysoki punkt rosy, duża ilość tlenu, tlenki ołowiu i boru oraz azotki na powierzchni. Jasną stal nierdzewną należy obrabiać w atmosferze silnie redukującej o punkcie rosy poniżej -40°C i z zawartością co najmniej 25% wodoru.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Rozcieńczanie azotem i DA może być ekonomiczną alternatywą dla DA w stężeniu 100%. Ponieważ wiele obrabianych materiałów nie wymaga 75-procentowej zawartości wodoru w DA, można obniżyć koszty atmosfery, stosując tańszy azot do rozcieńczania DA. Zastosowanie azotu zapewnia także ekonomiczny sposób oczyszczania, a także niższe koszty pieca w stanie bezczynności. Ponadto stosowanie wodoru w połączeniu z azotem w celu zastąpienia DA może być konkurencyjne pod względem kosztów i całkowicie wyeliminować amoniak — toksyczny, droższy gaz.

Inżynierowie ds. zastosowań Air Products mogą pomóc w porównaniu kosztów atmosfery i zalecić sposoby zmniejszenia zużycia atmosfery, aby jeszcze bardziej obniżyć całkowity koszt posiadania.

Liquid nitrogen storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

W stanie ciekłym azot ma temperaturę -195 stopni Celsjusza! Dzięki temu jest to jedno z najbardziej efektywnych dostępnych środków chłodzących. W zależności od procesu ciekły azot zapewnia kontrolę temperatury, skraca czas cyklu i podnosi jakość produktu. Azot jest również produktem ekologicznym, ponieważ nie pozostawia żadnych osadów i jest pozyskiwany z powietrza, którym oddychamy. Jest używany w wielu procesach przemysłowych i może zostać zaadaptowany do obróbki cieplnej, obróbki skrawaniem, natryskiwania cieplnego i wielu innych zastosowań, w których występują problemy związane z nadmiarem ciepła.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystko zależy od Twojego procesu. Atmosfery azotowe od wielu lat z powodzeniem sprawdzają się w obróbce metali, a z powodu ogromnej ilości wymagań dotyczących możliwości stosowania różnych materiałów w piecach i potrzeb dotyczących powierzchni, stosowanie mieszanin gazowych jest obecnie standardem w branży. Różne produkty mogą tolerować różne stężenia elementów utleniających w atmosferze pieca ze względu na dodatkowe składniki redukujące lub reaktywne w mieszance. Z tego powodu można tolerować zastosowanie azotu z resztkami tlenu wygenerowanego na miejscu. Znając poziomy tolerancji tlenu, możemy pomóc w obniżeniu kosztów.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Mój panel kontroli przepływu azotu-wodoru wydaje się działać prawidłowo, ale czy należy na coś zwrócić uwagę? plus minus

Wiele aspektów kontroli przepływu lub mieszanych paneli, zwłaszcza te związane z bezpieczną obsługą, wymaga okresowej konserwacji w celu zapewnienia prawidłowego działania. Należy sprawdzić działanie cewki cylindrycznej, aby upewnić się, że przepływ gazu palnego wyłącza się automatycznie, a czyszczenie gazem obojętnym włącza się automatycznie zgodnie z przeznaczeniem. Należy sprawdzać to zgodnie z zalecaną częstotliwością konserwacji, zwykle co sześć miesięcy. Ponadto w razie potrzeby należy przebudować cewki cylindryczne. Ważne jest również sprawdzenie nastawy regulatora czasowego oczyszczania, aby potwierdzić, że może on odpowiednio oczyścić piec. Należy także zweryfikować i udokumentować nastawy alarmu niskiego przepływu podczas czyszczenia gazem obojętnym i przepływów procesowych. To tylko niektóre z elementów przeznaczonych do regularnych kontroli.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Rozmiar przepływomierza musi być odpowiednio dobrany do każdego zastosowania, rodzaju, ciśnienia i zakresu roboczego gazu. Po pierwsze należy upewnić się, że przepływomierz jest skalibrowany pod kątem gęstości względnej mierzonego gazu. Sprawdź etykietę lub szklaną rurkę przepływomierza albo skontaktuj się z producentem, aby się upewnić. Po drugie, przepływomierz należy obsługiwać tylko w granicach ciśnienia, dla jakich został skalibrowany. Na przykład przepływomierz o zmiennej powierzchni, skalibrowany pod kątem 5,5 bar i odczytu 28,3 m³/h, rzeczywiście będzie zapewniać 21,5 m³/h przy pracy w 2,8 bar. To błąd na poziomie 24%! Po trzecie, w celu zapewnienia najwyższej dokładności i pozostawienia miejsca na regulację, należy dopasować przepływomierz tak, aby normalny przepływ mieścił się w zakresie 30–70% pełnej skali. Te trzy kroki pomogą zapewnić dobrą kontrolę nad przepływem gazu i, ostatecznie, nad procesem.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Butle z gazem wysokociśnieniowym są zwykle wykorzystywane przez użytkowników w przypadku małych i średnich zapotrzebowań gazu. Naraziło to firmy na zagrożenia bezpieczeństwa związane z przemieszczaniem butli i ekspozycją na wysokie ciśnienie. Konsolidacja do scentralizowanego systemu mikrocystern eliminuje konieczność obsługi butli i zmniejsza ryzyko wymieszania produktu. Kolejne korzyści obejmują zmniejszenie narażenia na kontakt z pojemnikami pod wysokim ciśnieniem i mniejszy ruch transportowy dzięki rzadszym dostawom. Firma Air Products opracowała opcję dostarczania mikrocystern jako ekonomiczną i niezawodną alternatywę dla butli wysokociśnieniowych azotu, argonu, tlenu i dwutlenku węgla. Oprócz wydajnych i elastycznych systemów przechowywania dostępne są także innowacyjne rozwiązania rurowe, które ułatwiają płynne przejście od butli do mikrocystern.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Gazy przemysłowe (takie jak azot, wodór i argon) do atmosfer w piecach charakteryzują się bardzo wysoką czystością (>99,995%). Typowe poziomy zanieczyszczeń są znacznie niższe niż 10 części na milion molowe (ppmv) tlenu i 3 ppmv wilgoci (punkt rosy <– 65°C). Taka czystość jest zwykle odpowiednia w przypadku wielu procesów z udziałem szerokiej gamy materiałów. Jednak niektóre materiały, ze względu na ich wysoką reaktywność, mogą wymagać dodatkowego oczyszczania w celu osiągnięcia jeszcze niższych poziomów zanieczyszczeń, zwłaszcza w przypadku gazów dostarczanych masowo lub w bateriowozach. W niektórych zakładach instaluje się oczyszczacze liniowe jako dodatkowe zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami gromadzonymi w otoczenia. Oczyszczanie liniowe zazwyczaj wiąże się z usunięciem tlenu i wilgoci. Czasami przy dostarczaniu argonu konieczne jest usunięcie śladowych ilości zanieczyszczeń azotowych. Wybór oczyszczacza zależy od typu gazu oraz rodzaju i ilości zanieczyszczeń, które należy usunąć.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Możliwość generowania gazu na miejscu wiąże się z wieloma czynnikami – kluczowe są przepływ azotu i jego czystość. Przepływy ze stałą lub wystarczającą prędkością bazową mogą doskonale sprawdzać się w przypadku instalacji na miejscu. Okresowe lub nieregularne wzorce przepływu można wykorzystać, jeśli objętości, ciśnienie i czystość są odpowiednie do umożliwienia magazynowania gazu, który pokrywa przepływy szczytowe. Ponadto, im niższe wymagania w zakresie czystości, tym łatwiej je zastosować – choć wysoka czystość jest możliwa do zastosowania przy większych objętościach. Inne czynniki obejmują lokalne koszty energii i wymagane ciśnienie. Nie ma sztywnych reguł określających, kiedy należy przejść z dostawy na produkcję na miejscu. Dostępne są różne opcje produkcji na miejscu, pozwalające spełnić wymagania dotyczące azotu, w tym adsorpcja zmiennociśnieniowa, membrany lub kriogenika. Możesz liczyć na bogate doświadczenie firmy Air Products w zakresie technologii stosowanych na miejscu, która pomoże Ci określić optymalny sposób dostaw.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Rozcieńczanie azotem i DA może być ekonomiczną alternatywą dla DA w stężeniu 100%. Ponieważ wiele obrabianych materiałów nie wymaga 75-procentowej zawartości wodoru w DA, można obniżyć koszty atmosfery, stosując tańszy azot do rozcieńczania DA. Zastosowanie azotu zapewnia także ekonomiczny sposób oczyszczania, a także niższe koszty pieca w stanie bezczynności. Ponadto stosowanie wodoru w połączeniu z azotem w celu zastąpienia DA może być konkurencyjne pod względem kosztów i całkowicie wyeliminować amoniak — toksyczny, droższy gaz.

Inżynierowie ds. zastosowań Air Products mogą pomóc w porównaniu kosztów atmosfery i zalecić sposoby zmniejszenia zużycia atmosfery, aby jeszcze bardziej obniżyć całkowity koszt posiadania.

Liquid nitrogen storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

W stanie ciekłym azot ma temperaturę -195 stopni Celsjusza! Dzięki temu jest to jedno z najbardziej efektywnych dostępnych środków chłodzących. W zależności od procesu ciekły azot zapewnia kontrolę temperatury, skraca czas cyklu i podnosi jakość produktu. Azot jest również produktem ekologicznym, ponieważ nie pozostawia żadnych osadów i jest pozyskiwany z powietrza, którym oddychamy. Jest używany w wielu procesach przemysłowych i może zostać zaadaptowany do obróbki cieplnej, obróbki skrawaniem, natryskiwania cieplnego i wielu innych zastosowań, w których występują problemy związane z nadmiarem ciepła.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystko zależy od Twojego procesu. Atmosfery azotowe od wielu lat z powodzeniem sprawdzają się w obróbce metali, a z powodu ogromnej ilości wymagań dotyczących możliwości stosowania różnych materiałów w piecach i potrzeb dotyczących powierzchni, stosowanie mieszanin gazowych jest obecnie standardem w branży. Różne produkty mogą tolerować różne stężenia elementów utleniających w atmosferze pieca ze względu na dodatkowe składniki redukujące lub reaktywne w mieszance. Z tego powodu można tolerować zastosowanie azotu z resztkami tlenu wygenerowanego na miejscu. Znając poziomy tolerancji tlenu, możemy pomóc w obniżeniu kosztów.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Wiem, że mój przepływomierz informuje mnie o określonym poziomie przepływu gazu, ale jaka jest pewność? plus minus

Rozmiar przepływomierza musi być odpowiednio dobrany do każdego zastosowania, rodzaju, ciśnienia i zakresu roboczego gazu. Po pierwsze należy upewnić się, że przepływomierz jest skalibrowany pod kątem gęstości względnej mierzonego gazu. Sprawdź etykietę lub szklaną rurkę przepływomierza albo skontaktuj się z producentem, aby się upewnić. Po drugie, przepływomierz należy obsługiwać tylko w granicach ciśnienia, dla jakich został skalibrowany. Na przykład przepływomierz o zmiennej powierzchni, skalibrowany pod kątem 5,5 bar i odczytu 28,3 m³/h, rzeczywiście będzie zapewniać 21,5 m³/h przy pracy w 2,8 bar. To błąd na poziomie 24%! Po trzecie, w celu zapewnienia najwyższej dokładności i pozostawienia miejsca na regulację, należy dopasować przepływomierz tak, aby normalny przepływ mieścił się w zakresie 30–70% pełnej skali. Te trzy kroki pomogą zapewnić dobrą kontrolę nad przepływem gazu i, ostatecznie, nad procesem.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Butle z gazem wysokociśnieniowym są zwykle wykorzystywane przez użytkowników w przypadku małych i średnich zapotrzebowań gazu. Naraziło to firmy na zagrożenia bezpieczeństwa związane z przemieszczaniem butli i ekspozycją na wysokie ciśnienie. Konsolidacja do scentralizowanego systemu mikrocystern eliminuje konieczność obsługi butli i zmniejsza ryzyko wymieszania produktu. Kolejne korzyści obejmują zmniejszenie narażenia na kontakt z pojemnikami pod wysokim ciśnieniem i mniejszy ruch transportowy dzięki rzadszym dostawom. Firma Air Products opracowała opcję dostarczania mikrocystern jako ekonomiczną i niezawodną alternatywę dla butli wysokociśnieniowych azotu, argonu, tlenu i dwutlenku węgla. Oprócz wydajnych i elastycznych systemów przechowywania dostępne są także innowacyjne rozwiązania rurowe, które ułatwiają płynne przejście od butli do mikrocystern.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Jak możemy uzyskać odpowiednie ciśnienie gazu do schładzania przy ciśnieniu do 20 bar w naszym piecu próżniowym? plus minus

Istnieje wiele sposobów radzenia sobie z wyzwaniem, jakim jest proces schładzania gazami pod wysokim ciśnieniem w piecach próżniowych. Jest też szereg czynników, które należy wziąć pod uwagę, aby uzyskać najbardziej ekonomiczne rozwiązanie dostarczania gazu pod wysokim ciśnieniem.

Po pierwsze, należy znać ilość gazu potrzebną do wypełnienia pieca. Następnie należy odpowiednio zwymiarować zbiornik wyrównawczy, co wymaga zachowania równowagi pomiędzy maksymalnym ciśnieniem roboczym zbiornika a jego objętością wewnętrzną. Ciśnienie w zbiorniku wyrównawczym jest jednym z kluczowych czynników wpływających na rodzaj systemu dostaw gazu, który jest najlepiej dostosowany do danej pracy. Innym czynnikiem, o którym należy pomyśleć, jest szacowana miesięczna ilość zużywanego gazu, która zależy od tego, ile razy wszystkie piece będą wymagały napełnienia.

Następnie omówiono opcje dostarczania gazu kriogenicznego. Systemy kriogeniczne wykorzystujące wysokociśnieniowe zbiorniki cieczy generują na ogół najmniejszą ilość odprowadzanego gazu, ale są kosztowne i mają nieco ograniczone ciśnienie ze względu na punkt krytyczny czynnika kriogenicznego (np. ciekły azot ma ciśnienie 473 psig, czyli około 32 barów). Wysokociśnieniowe zbiorniki cieczy na azot są zwykle standaryzowane pod ciśnieniem 28 bar. W systemach wysokociśnieniowych z przełączanym wsadem stosowane są mniej kosztowne standardowe ciśnieniowe zbiorniki cieczy (16 bar), ale mogą one powodować duże straty przy odpowietrzaniu, ponieważ zbiorniki są za każdym razem odpowietrzane. W systemach tłoczenia cieczy pod wysokim ciśnieniem stosowane są również zbiorniki cieczy o standardowym ciśnieniu z pompą kriogeniczną napełniającą zespoły butli wysokociśnieniowych lub rurki hidrylowe. Te systemy mają znacznie wyższy zakres ciśnienia (aż do 300 bar) i jeśli są prawidłowo zwymiarowane, mają relatywnie niskie straty na wylocie — jednak często wiąże się to z najwyższym kosztem inwestycyjnym. Dodatkowe czynniki, które należy rozważyć w ramach pełnej oceny, to koszty konserwacji dla poszczególnych typów systemów oraz cena jednostkowa gazu.

Inżynierowie ds. zastosowań firmy Air Products współpracują z klientem w celu dokładnego zrozumienia wszystkich parametrów. Następnie pomagają w ocenie korzyści związanych z poszczególnymi systemami dostaw, aby klient mógł wybrać system zoptymalizowany pod kątem indywidualnych wymagań.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Coraz częściej słyszymy pytania dotyczące wielkości zbiornika wyrównawczego do pieców próżniowych. Przejście w kierunku szybszego hartowania poprzez zasypywanie pod wyższym ciśnieniem sprawiło, że wybór zbiornika wyrównawczego, a także jego rozmiaru i ciśnienia znamionowego, stał się kluczowy.

Po pierwsze należy określić wymagane ciśnienie robocze zbiornika, które zapewni niezbędne ciśnienie i czas zasypania pieca. Czasami trzeba iść na kompromis w zakresie wielkości zbiornika, jego ciśnienia znamionowego, uzyskanej objętości magazynowanego gazu i kosztu zbiornika. System dostarczania gazu musi również zapewniać odpowiednie ciśnienie do zapełniania zbiornika. Określono punkty naturalnego poziomu ciśnienia na podstawie standardowych, kriogenicznych systemów dostawy, np. 14 barg w przypadku standardowego zbiornika kriogenicznego cieczy o maks. ciśnieniu roboczym 16,5 barg.

Należy upewnić się, że zbiornik wyrównawczy zatwierdzony przez ASME jest odpowiedni pod kątem używanego ciśnienia i prawidłowo zabezpieczony przed różnicą ciśnień między wnętrzem zbiornika i otoczeniem. Ponadto, jeśli korzystasz z systemu dostaw kriogenicznych, upewnij się, że jest on wyposażony w alarm niskiej temperatury, aby zapobiec wzrostowi kruchości zbiorników wyrównawczych ze stali węglowej. 

Zbiornik wyrównawczy musi być w stanie przechować odpowiednią objętość gazu przy odpowiednim poziomie ciśnienia powyżej ciśnienia zasypania pieca. Na przykład, stosując proste zasady dotyczące gazu idealnego, jeśli wymagane są 3m³ w przypadku ciśnienia hartowania na poziomie 5 barg (ok. 72 psig), wymagane jest 18m³ gazu w celu zasypania z pełnej próżni. Zakłada się, że wymagane jest minimalne ciśnienie 6 bar, aby zapewnić odpowiednie natężenie przepływu do zasypania w żądanym czasie. Uzyskany zbiornik wyrównawczy musi mieć pojemność około 3m³ przy minimalnym ciśnieniu roboczym wynoszącym około 12 barg (175 psig). Zalecany jest zbiornik o maksymalnym dopuszczalnym ciśnieniu roboczym (MAWP) na poziomie 15 barg, a rzeczywisty rozmiar zależy od tego, jaka ilość dodatkowych funkcji jest pożądana. Mniejszy zbiornik może być używany przy znacznie wyższym ciśnieniu roboczym.

Bazując na tych informacjach, po konsultacji z inżynierem ds. zastosowań, powinno być możliwe określenie wymaganego ciśnienia i rozmiaru zbiornika w celu prawidłowego zasypania pieca.
Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Tak, wycieki na linii z gazem o wysokiej czystości pod ciśnieniem mogą powodować przerywane utlenianie. Istnieje kilka możliwych przyczyn. Jedną z nich jest dyfuzja wsteczna – przemieszczanie zanieczyszczeń z otaczającego powietrza do przyłącza gazowego pod wysokim ciśnieniem o niskim poziomie zanieczyszczeń. Jest to spowodowane gradientami stężeń, a nie ciśnienia, i stan ten pogarszają zmiany natężenia przepływu, ciśnienia lub temperatury rurociągów.

Specjaliści branżowi z firmy Air Products pomogą w określeniu przyczyny problemu. Ponieważ proces utleniania jest przerywany, konieczne jest ciągłe monitorowanie przyłącza azotu pod kątem wycieków za pomocą analizatora ilości śladowych tlenu. W przypadku linii z gazem palnym można również użyć czujnika gazu palnego. Po wykryciu zanieczyszczeń można zidentyfikować źródło wycieku za pomocą różnych technik, w tym przeprowadzając test baniek mydlanych, ciśnienia statycznego lub spektrometrii mas z wykorzystaniem helu. Do wycieków często dochodzi na pękniętych spoinach, połączeniach mechanicznych, uszczelnieniach zaworów i niedokręconych łącznikach.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
W jaki sposób można zapobiegać odwęglaniu w procesie spiekania? plus minus

Wysoka wartość punktów rosy w atmosferach spiekania wytwarzanych endotermicznie jest częstą przyczyną odwęglania. Problem ten można rozwiązać przez stosowanie kontrolowanej atmosfery endotermicznej rozcieńczonej azotem lub kontrolowanej atmosfery azotowo-wodorowej.

Atmosfery oparte na azocie są stosowane od dawna do spiekania elementów ze stali węglowej. Atmosfery te są wytwarzane i dostarczane za pomocą generatora endotermicznego lub przez mieszanie czystego azotu z wodorem. Dowiedziono, iż stosowanie atmosfery azotowo-wodorowej umożliwia uzyskanie części o spójnej jakości i takich samych właściwościach. Jednak nadal istnieje wielu producentów części ze sproszkowanych metali, którzy, przewidując wysokie koszty wodoru, wykorzystują atmosfery generowane endotermicznie do spiekania komponentów ze stali węglowej. Aby pomóc producentom tych części w podniesieniu jakości i spójności produktu bez znacznego podnoszenia kosztów atmosfery, firma Air Products uruchomiła szeroko zakrojony program badań nad spiekaniem komponentów ze stali węglowej w atmosferach endotermicznych i rozcieńczonych azotem w podobnych warunkach pracy w piecach produkcyjnych.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Jest to pytanie, które pojawia się często podczas rozwiązywania problemów związanych z utlenianiem w atmosferze pieców ciągłych. Rosnące ceny niklu, a co za tym idzie stali nierdzewnej, sprawiły, że żywotność taśmy jest ważniejsza niż kiedykolwiek wcześniej. Podczas gdy wiele zmiennych – w tym stop taśmy, procedura wstępnego docierania, grubość drutu i śledzenie – ma wpływ na żywotność taśmy ze stali nierdzewnej, można osiągnąć znaczącą poprawę, dostosowując atmosferę spiekania.

Wykazano w terenie, że technologia przetwarzania atmosfery firmy Air Products przedłuża żywotność taśm ze stali nierdzewnej używanych do spiekania części wykonanych ze sproszkowanego metalu. Ogólnie rzecz ujmując, atmosfera zapewnia ochronną powłokę z tlenku na taśmie ze stali nierdzewnej, zachowując jednocześnie neutralność węglową względem części. Warstwa tlenku redukuje wychwytywanie węgla i azotu oraz pomaga zachować pożądane właściwości mechaniczne taśmy. Wykorzystanie tej technologii w zastosowaniach przemysłowych spowodowało wydłużenie okresu eksploatacji taśm siatkowych ze stali nierdzewnej z 25% do ponad 50% w porównaniu z okresem eksploatacji, jaki zwykle występuje w atmosferach spiekania N₂-H₂. Skutki wydłużonego okresu eksploatacji taśmy to: redukcja potrzeby konserwacji, mniej przestojów pieca i mniejsza częstotliwość wymiany taśm.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wiele zmiennych procesowych, takich jak gradacja proszku, skład i czystość, rozkład wielkości, czy zawartość węgla, wpływa na ostateczne właściwości spiekanych komponentów. Rodzaj i ilość smarów, gęstość sprasowania i parametry pieca – temperatura, czas utrzymywania temperatury, szybkość chłodzenia i obciążenie taśmy – również wpływają na końcowe wyniki. Większość tych zmiennych jest określana na etapie projektowania komponentu.

Atmosfera spiekania jest często pomijana i nie jest brana pod uwagę jako zmienna. Właściwości atmosfery mogą się zmieniać z biegiem czasu. Kontrolowanie zmiennych systemu atmosfery może poprawić spójność właściwości spiekanego elementu. Głównymi zmiennymi w systemie atmosfery są jej skład, czystość, natężenia przepływu i dystrybucja, ciśnienie wewnątrz pieca, prędkość wyjściowa, stabilność (wpływy zewnętrzne) i otwory drzwiowe.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Atmosfery azotowe od wielu lat z powodzeniem sprawdzają się w wielu procesach obróbki cieplnej. Stały się standardem branżowym ze względu na swoją zdolność do wytwarzania atmosfery o odpowiednim składzie w celu zapewnienia wysokiej jakości części oraz dlatego, że nie powodują dobrze znanych problemów z odwęglaniem związanych z atmosferami generowanymi endotermicznie.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Spiekane części po obróbce w piecu powinny mieć błyszczące, jasne wykończenie. Jeśli tak nie jest, w procesie występuje problem. Tlen lub powietrze może przedostawać się do pieca przez przednie wejście. Ponadto, jeśli potencjał utleniania w strefie wstępnego nagrzewania jest zbyt wysoki, może to spowodować utlenianie powierzchni części wykonanych ze sproszkowanych metali. Gdy część przemieszcza się przez atmosferę ograniczającą w gorącej strefie, ta utleniona powierzchnia ulega redukcji, co powoduje utratę błyszczącego wykończenia i matowy wygląd. Poza matowym wykończeniem dostrzegalna może być niższa twardość powierzchni ze względu na jej odwęglenie w wyniku utleniania.

Problem ten może rozwiązać dodanie kurtyny płomieniowej w przedniej części pieca. Kurtyna powinna być przymocowana do drzwi, aby zapewnić pełne pokrycie przedniego wejścia, a płomień powinien być skierowany na dół. Można także kontrolować punkt rosy w strefie wstępnego nagrzewania, aby zapewnić utlenianie na takim poziomie, który ułatwi odtłuszczanie, ale nie doprowadzi do utlenienia metalu.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Aby rozwiązać problem powstawania sadzy, należy najpierw określić jej rodzaj. Istnieją trzy główne rodzaje: sadza szklista, sadza miałka oraz sadza smolista. Wszystkie są związane z węglowodorami pochodzącymi ze smarów lub wzbogacania gazem węglowodorowym. Sadza szklista wygląda jak plama i trudno ją usunąć. Jest ona generalnie wytwarzana w wyniku pirolizy smaru w strefie wstępnego nagrzewania. Sadza miałka lub sypka ma postać czarnego śniegu na powierzchni części i jest wytwarzana z oparów środka smarnego w strefie gorącej. Sadza smolista to jednolita, czarna powłoka na odsłoniętych powierzchniach. Katalityczny kraking gazu ziemnego na częściach powoduje powstawanie tego rodzaju sadzy.

Po określeniu rodzaju sadzy problem można rozwiązać, oceniając czynniki, takie jak przepływ atmosfery, równowaga przepływu, punkt rosy wstępnego nagrzewania, prędkość taśmy, obciążenie taśmy, profil temperatury, gęstość części, procent środka smarnego i stan pieca.

Powder metal parts entering a sintering furnace

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

W przypadku atmosfer spiekania i lutowania twardego w ciągłym piecu taśmowym otwartym z obu stron należy przestrzegać norm dla pieców i piekarników NFPA 86. Zazwyczaj atmosfery zawierające ponad 4% wodoru w azocie są uważane za łatwopalne. W rzeczywistości każda mieszana atmosfera – nawet jeśli w jej skład wchodzi mniej niż 4% wodoru – jest uważana za „nieokreśloną” i musi być traktowana tak, jakby była łatwopalna. 

Według normy NFPA 86 zalecane jest spełnienie następujących warunków przed wprowadzeniem do pieca atmosfery łatwopalnej lub nieokreślonej:

  • Przynajmniej jedna strefa w piecu musi być gorąca, a jej temperatura musi przekraczać 760°C.
  • Piec należy oczyszczać gazem obojętnym do momentu, gdy analiza atmosfery wykaże, że poziom dolnej granicy wybuchowości (LEL) jest poniżej 50%. Ogólnie zaleca się stosowanie pięciu zmian objętości przepływu gazu obojętnego.
  • Wskazanie przepływu oczyszczającego musi być widoczne. Ponadto w normalnej sytuacji zawory elektromagnetyczne przewodów odpowietrzających powinny być otwarte.
  • System atmosfery powinien być wyposażony w blokady, które odcinają gazy palne za pomocą zamkniętych zaworów elektromagnetycznych w przypadku awarii zasilania, spadku temperatury poniżej 760°C lub niewystarczającego przepływu głównego składnika atmosfery.

Powder metal parts entering a sintering furnace

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Wszystko zależy od Twojego procesu. Atmosfery azotowe od wielu lat z powodzeniem sprawdzają się w obróbce metali, a z powodu ogromnej ilości wymagań dotyczących możliwości stosowania różnych materiałów w piecach i potrzeb dotyczących powierzchni, stosowanie mieszanin gazowych jest obecnie standardem w branży. Różne produkty mogą tolerować różne stężenia elementów utleniających w atmosferze pieca ze względu na dodatkowe składniki redukujące lub reaktywne w mieszance. Z tego powodu można tolerować zastosowanie azotu z resztkami tlenu wygenerowanego na miejscu. Znając poziomy tolerancji tlenu, możemy pomóc w obniżeniu kosztów.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Prosty test miedzi/stali pozwala odróżnić utlenianie spowodowane powietrzem (O₂) lub wodą (H₂O). Test przeprowadza się poddając obróbce w piecu przelotowym jednocześnie czysty, jasny kawałek taśmy miedzi i czysty kawałek taśmy ze stali węglowej i obserwując utlenianie na każdej próbce. Temperatura w piecu musi być poniżej 1080˚C, czyli punktu topnienia miedzi. Taśma stalowa odbarwi się lub utleni w przypadku obecności powietrza w atmosferze lub wycieku wody. Taśma miedziana może się jednak utleniać tylko w przypadku obecności powietrza. Ten test można stosować w przypadku atmosfer opartych na azocie lub atmosferach generowanych, takich jak atmosfera endotermiczna lub zdysocjowany amoniak. Można to zrobić bez użycia analizatorów tlenu czy punktu rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

To pytanie pojawia się często. Podczas rozwiązywania problemów związanych z utlenianiem w atmosferze pieca przelotowego, ważne jest, aby mierzyć zarówno poziom tlenu, jak i punkt rosy. Oto dlaczego.

Punkt rosy jest miarą zawartości wilgoci w gazie oraz temperaturą, w której para wodna w próbce gazu zaczyna się kondensować. A zatem stężenie tlenu jest po prostu miarą ciśnienia cząstkowego tlenu.

W momencie pobrania do analizy próbki gazu ze strefy gorącej pieca, gazy reaktywne takie jak H₂, CO, lub CₓHᵧ, połączyły się już połączone z występującym tam O₂, tworząc parę wodną i inne składniki gazowe. Dlatego w zależności od temperatury pieca i metody próbkowania, analizator będzie często wskazywał niski poziom tlenu. W większości instalacji do kontroli procesu i zapobiegania utlenianiu wymagany jest zarówno niski poziom tlenu, jak i niski punkt rosy.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Tak, wycieki na linii z gazem o wysokiej czystości pod ciśnieniem mogą powodować przerywane utlenianie. Istnieje kilka możliwych przyczyn. Jedną z nich jest dyfuzja wsteczna – przemieszczanie zanieczyszczeń z otaczającego powietrza do przyłącza gazowego pod wysokim ciśnieniem o niskim poziomie zanieczyszczeń. Jest to spowodowane gradientami stężeń, a nie ciśnienia, i stan ten pogarszają zmiany natężenia przepływu, ciśnienia lub temperatury rurociągów.

Specjaliści branżowi z firmy Air Products pomogą w określeniu przyczyny problemu. Ponieważ proces utleniania jest przerywany, konieczne jest ciągłe monitorowanie przyłącza azotu pod kątem wycieków za pomocą analizatora ilości śladowych tlenu. W przypadku linii z gazem palnym można również użyć czujnika gazu palnego. Po wykryciu zanieczyszczeń można zidentyfikować źródło wycieku za pomocą różnych technik, w tym przeprowadzając test baniek mydlanych, ciśnienia statycznego lub spektrometrii mas z wykorzystaniem helu. Do wycieków często dochodzi na pękniętych spoinach, połączeniach mechanicznych, uszczelnieniach zaworów i niedokręconych łącznikach.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa
Czy czystość gazu może być przyczyną zróżnicowania gęstości, twardości i przyczepności powłoki natryskiwania cieplnego? plus minus

Czystość gazu, fluktuacje ciśnienia i prędkości przepływu mogą powodować powstawanie niejednolitych powłok. Przy rozwiązywaniu problemów związanych z napylaniem plazmowym i HVOF ważne jest, aby zwracać uwagę na wielkość zaworów, regulatorów i przewodów ze stali nierdzewnej od źródła gazu do pistoletu natryskowego, a także wykorzystanie dostaw gazu, co zapewnia wyższą czystość i stałość przepływu niż w przypadku butli. Potencjalne miejsca występowania problemów to gorsze gumowe uszczelki i membrany, tłuste pierścienie uszczelniające, akrylowe przepływomierze i wiele szybkozłączek. Ponadto wycieki z luźnych złączy i połączeń mogą pozwalać na przedostawanie się powietrza zewnętrznego, powodując zanieczyszczenia gazowe i zagrożenie bezpieczeństwa.

Firma Air Products może pomóc w rozwiązywaniu problemów z czystością, ciśnieniem i natężeniem przepływu przeprowadzając audyt diagnostyczny, który obejmuje analizę gazu i przegląd instalacji rurowej.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

W tradycyjnych systemach HVOF (natryskiwania powłok paliwowo-tlenowych z dużą prędkością) wykorzystuje się do spalania kilka rodzajów paliw, zwykle naftę, metan (gaz ziemny), propan, propylen i wodór. Podczas gdy każde paliwo oferuje korzyści, wodór ma kilka unikalnych zalet. Ze względu na wyższą przewodność cieplną wodór zapewnia najlepsze rozchodzenie się ciepła z płomienia do cząstek proszku, pomimo ogólnie niższej temperatury płomienia w porównaniu do węglowodorów. Nadmiar wodoru w płomieniu tworzy również atmosferę ograniczającą, która obniża produkcję tlenków. Ponieważ stechiometryczne reagenty wodoru i tlenu ulegają całkowitemu spaleniu, niespalone resztki nie osadzają się na powłoce. Jako najlżejszy gaz o najwyższej prędkości porównywalnej do prędkości dźwięku, wodór ma najwyższą potencjalną szybkość cząstki, co umożliwia wyższą przyczepność cząstek. Ponadto, aby zimą zapewnić wystarczający dopływ paliwa do kabiny, nie trzeba używać podkładek grzewczych, tak jak w przypadku innych paliw.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

W stanie ciekłym azot ma temperaturę -195 stopni Celsjusza! Dzięki temu jest to jedno z najbardziej efektywnych dostępnych środków chłodzących. W zależności od procesu ciekły azot zapewnia kontrolę temperatury, skraca czas cyklu i podnosi jakość produktu. Azot jest również produktem ekologicznym, ponieważ nie pozostawia żadnych osadów i jest pozyskiwany z powietrza, którym oddychamy. Jest używany w wielu procesach przemysłowych i może zostać zaadaptowany do obróbki cieplnej, obróbki skrawaniem, natryskiwania cieplnego i wielu innych zastosowań, w których występują problemy związane z nadmiarem ciepła.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa

Istnieje zaledwie kilka rodzajów paliw używanych do spalania w tradycyjnych systemach HVOF (High-Speed Oxy-Fuel), tj. wodór, nafta, metan (gaz ziemny), propan i propylen. Podczas gdy każde paliwo oferuje specyficzne korzyści, wodór ma kilka unikalnych zalet:

  • Ze względu na wyższą przewodność cieplną wodór zapewnia najlepsze rozchodzenie się ciepła z płomienia do cząstek proszku, pomimo ogólnie niższej temperatury płomienia w porównaniu do tradycyjnych paliw węglowodorowych.
  • Wydajność procesu HVOF zależy od rodzaju paliwa, stosunku stechiometrycznego i ciśnienia spalania, a także cech konstrukcyjnych pistoletu. Zdolność do obsługi obfitych przepływów wodoru tworzy atmosferę ograniczającą, która obniża produkcję tlenków i jeszcze bardziej poprawia jakość powłoki.
  • Ze względu na całkowite spalanie stechiometrycznych reagentów wodoru i tlenu, niespalone resztki nie osadzają się na powłoce.

Ponadto wodór może być dostarczany pod wystarczającym ciśnieniem w rurach i dużych zbiornikach cieczy, które nie wymagają podkładek grzewczych w miesiącach zimowych, aby zapewnić wystarczający dopływ paliwa do kabiny HVOF.

Guido Plicht
Guido Plicht
Dyrektor ds. technologii – Europa