La combustion à sec fait référence à la condition de travail dans laquelle le tube chauffant est allumé pour chauffer sans être complètement immergé dans un milieu liquide. Il s’agit de la condition de fonctionnement anormale la plus courante entraînant une mise au rebut rapide des éléments chauffants en acier inoxydable. En l'absence de dissipation thermique du liquide, la température de surface de la paroi du tuyau augmente fortement, ce qui détruit le film anticorrosion passif -, aggrave la fatigue thermique du matériau, accélère la sensibilisation des soudures et provoque la fusion du fil chauffant interne. Cet article analyse le mécanisme de dommage et le schéma de conception de protection systématique.
1. Mécanisme de dommages multidimensionnels causés par la combustion à sec
(1) Défaillance rapide du film passif de chrome de surface
Le film passif naturel Cr₂O₃ de l'acier inoxydable 316 maintient la stabilité dans une plage de température de service raisonnable. La combustion à sec fait que la température de surface locale dépasse instantanément 500 degrés, le film d'oxyde est oxydé, fissuré et même décollé sur de grandes zones. Une fois que l'équipement est remis dans le chauffage du liquide, les ions chlorure érodent directement la matrice métallique nue et une corrosion par piqûre se produira au cours d'une courte période de fonctionnement.
(2) Sensibilisation thermique sévère dans la zone de soudage
La soudure et la zone affectée par la chaleur restent à plusieurs reprises dans la zone de température de sensibilisation de 450 à 850 degrés pendant une longue période pendant la combustion à sec. Une grande quantité de carbure de chrome précipite le long des joints de grains, entraînant une grave diminution du chrome aux joints de grains. Le tube chauffant est sujet à la fragilisation intergranulaire et aux fuites de pénétration sous une légère pression et une corrosion moyenne.
(3) Surchauffe du fil de résistance interne
La couche de remplissage d'oxyde de magnésium à l'intérieur du tube chauffant s'appuie sur le tuyau extérieur pour conduire la chaleur vers l'extérieur. La combustion à sec bloque la dissipation de la chaleur et la température du fil chauffant électrique augmente bien au-delà de sa limite admissible. Le fil de résistance est oxydé et soufflé, tandis que la poudre de magnésium est sujette à l'absorption d'humidité et à l'agglomération de poudre, réduisant les performances d'isolation et entraînant des dangers cachés de fuite électrique.
(4) Déformation par contrainte thermique et initiation de fissures
Il existe une énorme différence de température entre la section exposée à la combustion à sec et la partie immergée. Les contraintes thermiques alternées produisent des microfissures sur la surface des parois des tuyaux. En milieu corrosif, les fissures s'étendent continuellement et évoluent finalement vers des fissures pénétrantes.
2. Incitations courantes aux accidents de brûlage à sec sur site
Le niveau de liquide descend en dessous du tube chauffant en raison d'une fuite de liquide dans le réservoir et d'une consommation moyenne sans réapprovisionnement automatique ;
Une mauvaise utilisation par les opérateurs démarre l'alimentation électrique du chauffage avant d'introduire du liquide dans l'équipement ;
Une défaillance du capteur de niveau de liquide ou une déconnexion de la ligne de signal entraîne un faux retour de niveau de liquide ;
L'équipement de chauffage démarre après un arrêt prolongé-sans vérifier l'état d'immersion du liquide.
3. Conception graduée du système de protection contre les brûlures à sec-
Protection primaire : contrôle de verrouillage du niveau de liquide
Installez des sondes de niveau de liquide haut et bas à l'intérieur du réservoir. Lorsque le niveau de liquide est inférieur à la hauteur d'immersion minimale de sécurité, le PLC coupe automatiquement le circuit principal de chauffage et déclenche une alarme sonore et lumineuse pour verrouiller le programme de démarrage. Le chauffage ne peut être redémarré qu'une fois que le niveau de liquide est revenu à la plage standard.
Protection secondaire : verrouillage de la sonde de température de surface
Fixez un thermocouple de détection de température à la paroi extérieure du tube chauffant. Réglez le seuil de température supérieur en fonction de la densité de puissance. Une fois que la température dépasse la limite prédéfinie en raison d'une dissipation thermique insuffisante, le système s'éteint immédiatement pour éviter des dommages durables causés par une température élevée.
Protection tertiaire : protection temporelle de la puissance cumulée-à la mise sous tension
Configurez le module de synchronisation de fonctionnement pour forcer un arrêt périodique et une invite d'inspection pour un chauffage ininterrompu de longue durée-, et éviter une combustion à sec anormale sans surveillance causée par une double défaillance des capteurs de niveau de liquide et de température.
Spécification de gestion manuelle
Formuler la procédure de contrôle de démarrage : confirmer le niveau de liquide, l'état du circuit et du capteur avant la transmission de puissance ; Ajoutez un élément d'inspection de maintenance pour calibrer régulièrement les composants de détection de niveau de liquide et de température.
4. Norme de traitement après-combustion à sec-pour les tubes chauffants
En cas de combustion sèche évidente, le tube chauffant ne doit pas être mis en service directement. Il doit être inspecté comme suit :
Testez la résistance de l'isolation pour éliminer le risque de rupture de l'isolation interne ;
Effectuer une inspection de pénétration pour vérifier les microfissures de surface ;
Reconduire la passivation intégrale pour réparer le film passif de surface endommagé. Si la paroi du tuyau est gravement décolorée ou si l'isolation n'est pas qualifiée, le tube chauffant doit être mis au rebut et remplacé.
表格
| Mode de protection | Principe de fonctionnement | Effet de prévention des pannes |
|---|---|---|
| Verrouillage du niveau de liquide | Couper l'alimentation lorsque le médium est insuffisant | Prévenir la brûlure sèche des racines |
| Verrouillage de la température | Alarme et mise hors tension en cas de surchauffe anormale | Protection de sauvegarde d'urgence |
| Inspection forcée par synchronisation | Interrompre régulièrement la boucle de chauffage | Évitez les anomalies à long terme-sans surveillance |
Conclusion
Les dommages causés par la combustion à sec sont irréversibles pour 316 tubes chauffants. L'établissement d'une protection électrique à double verrouillage combinée à une gestion des opérations standardisée peut éliminer plus de 95 % des pannes de combustion à sec, prolonger efficacement la durée de vie des équipements de chauffage et éviter les dommages aux équipements et les accidents de sécurité causés par une élévation anormale de la température.
