Изоляторууд хүнд орчинд хэрхэн ажилладаг вэ?

Дулааны тогтвортой байдал: Дамжуулагчид яаж хязгаарлагдашгүй температурын хооронд үйл ажиллагаагаа хадгалдаг вэ

Олбор, шатаахуй, индустрийн технологийн шугамууд дахь өндөр температурын бүтэн байдлыг хадгалах

1000 градусаас дээш халуун орчинд ажилладаг үйлдвэрийн нөхцөл байдал, жишээ нь талстжуулагч болон янз бүрийн төрлийн дулааны печенийг авч үзэхэд, задарч эсвэл хатуу чанар алдахгүйн тулд маш их халуунд тэсвэртэй тусгаарлах материал шаардлагатай. Тийм орчинд цахиурлаг шилэн ширхэг, бэхжүүлсэн микагийн хавтан зэрэг материал маш сайн ажилладаг. Учир нь эдгээр нь дулаан муу дамжуулдаг бөгөөд ойролцоогоор 1300 градус болон түүнээс дээш хэмд л хайлдаг. Эдгээр материалууд шатах улайсны шууд нөлөөлөлд тэсвэртэй бөгөөд халуун бүсээс гаднах хэсгүүдэд илүүдэл дулаан хүрэхээс сэргийлдэг тул цагаар явж металл хэлбэрээ алдах эсвэл бүтэц трещин үүсэх зэрэг хүндэд шийдэгдэх асуудлыг сэргийлдэг. Засгийн газрын энергийн тайлангуудын саяхны судалгаагаар үзэхэд, чанартай дулааныг тусгаарлах нь печений доторх энергийн алдагдлыг 15%-30% хооронд бууруулдаг. Хайлсан метал эсвэл шилний үйлдвэрлэлттэй холбоотой процессуудад ажиллах үед материалуудын тогтвортой байдлыг хангах нь маш чухал бөгөөд үйлчилгээний хугацаанд олон удаа халах, хөргөх циклд дуртай байх ёстой.

Криоген ба Арктик хэрэглээнд зориулсан бага температур ба хөлдөөх, галт орж хайлах тэсвэрт чадал

Криоген системтэй ажиллах үед -196 хэмийн цэвэр ус байх эсвэл Арктикийн нөхцөлд ажиллаж байхад л дулааныг сайн тусгаарлах шаардлагатай байдаг. Учир нь ийм нөхцөлд материал хугарч, мөсөн цэврүүжих, температур өөрчлөгдөхөд гарч ирэх бүх төрлийн стрессээс сэргийлэх шаардлагатай болдог. Хаалттай эластомер, аэрогель зэрэг материалууд -50°C-ийн дор хүйтэнд ч гэсэн хатхамхайн байдал хадгалан хадгалж, гэнэт температур өөрчлөгдөхөд трещин үүсэхгүй байдаг. Тусгай найрлагаар хучсан давхарга нь шингэрүүлсэн байгалийн хийг хадгалах төхөөрөмж, далайн онгоцны түлшний тавилга зэрэг чухал газруудад герметик байдлыг хангаж өгдөг. Материал хэд дахин хөлдөөж, хайлж байсан ч амьдрах чадвар нь техникийн үйлчилгээний багийн олон удаа оролцох шаардлагыг ихэд бууруулдаг. 2023 онд NIST-ийн хийсэн судалгаагаар стандарт хөлдөөх ба хайлах туршилтанд давж чадаагүй материалууд ийм хүнд хойдод орчинд дунджаар 40%-иар илүү ихэвчлэн солих шаардлагатай болдог байна. Инженерүүд тоног төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг уртасгахыг хичээж байгаа бол усныг түлхэх нэмэлт бодис агуулсан полимерийн нийлмэл материал нь чийгийг дотогш нь орохоос сэргийлж, цаг соёоны хугацаанд хөрс хөлдөж хөөрөхөөс сэргийлэх нэмэлт хамгаалалтын давхаргийг өгдөг.

Орчны эсэргүүцэл: Чийг, хөлдөөс болон исэлдлийн эсрэг дамжуулагчийг хамгаалах

Ус нойролтоос сэргийлэх, бохирдлыг зайлуулах, мөс наалдахаас сэргийлэх гадаргуугийн инженерчлэл

Ус шингээхгүй байх бүрхүүл нь чийгшил ихтэй, тэнгисийн эргэн тойронд эсвэл хүйтэн цаг агаарт дамжуулагчийн суналт задрах гол шалтгаан болдог усны цугралтыг саатуулахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр онцгой зохион бүтээгдсэн гадаргуу нь зөвхөн чийгийг л түлхэж байгаа биш, харин агаарт эгзэгдэж буй тоос боргоцойг авчихаж, молекулуудын гадаргууд харилцан үйлчлэх арга замыг өөрчлөх замаар мөс наалдахаас сэргийлдэг. Ус материалд орох боломжгүй болох нь дамжуулагчийн давхаргад доорхон исэлдэлтийг (CUI гэж мэдэгддэг) зогсоох болон удаан хугацаанд системийг үр дүнтэй ажиллуулах боломжийг олгодог. Энэ нь конденсаци тогтмол үүсдэг эсвэл гадаргуу дахин дахин намхан болон хуурайших горимд ордог бүс нутгийн хувьд ялангуяа чухал болдог.

Далайн орчинд хлоридын эсэргүүцэл болон гальваник исэлдлийг бууруулах

Цагаан толгойн агаар нь атмосферийн хлорын улмаас изоляторуудад ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Энэ тохиолдолд гол асуудал бол энэ давстай орчноос үүсэх гальваник корроз юм. Хлорын цуглуулалтын эсрэг тэсвэртэй материал ашиглах нь сайн хамгаалалт болдог. Жишээ нь, шингээгч бус эсийн толь эсвэл онцгой давхаргатай кальцийн силикат. Эдгээр материалыг янз бүрийн металлуудын хоорондох электрохимийн урвалыг бодитоор саатуулдаг ухаалаг диэлектрик дизайн-уудтай хослуулна уу. Зөв хийгдсэн тохиолдолд энэ хослол нь тоног төхөөрөмжийн амьдралд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Бид нарийн турбины компонентуудыг хамгаалах шаардлагатай далайн эрэг ойролцоох цахилгаан станц эсвэл далайн усанд тасралтгүй өртөх дурангууд зэрэг бодит ертөнцийн хэрэглээнийг авч үзэж байна. Эдгээр жишээнүүд далайн орчинд изоляци хэрхэн чухал байгааг харуулж байна.

Урт хугацааны тэсвэрт чадал: Галын эсэргүүцэл, цацрагийн тэсвэрт чадал, изоляторын материалийн нас баралт

Галын тэсвэрт чадлын стандарт (ASTM E119, UL 94) - Керамик ширмэ, микагийн, аэрогелийн изоляторууд

Керамик ширхэг, слюда, аэрогель шилжүүлэгчид зэрэг материалууд ASTM E119 болон UL 94 зэрэг хатуу галын туршилтуудийг амжилттай өнгөрдөг. Эдгээр стандартууд ил гарсан дөлний тархалт, үүссэн утааны хэмжээ, хэт өндөр температурт удаан хугацаагаар нэвтрэх үед бүтэц бат бөх үлдэх чадварыг үнэлдэг. Керамик ширхэг 1000°C-с дээш температурт ч дулааны шинж чанараа хадгалдаг. Слюда нь дөлдөхөд тэсвэртэй байдаг силликат давхаргатай байгалийн бүтэцтэй. Аэрогел нь маш жижиг нүхтэй, маш хөнгөн байдлаас болж ойролцоогоор 1200°C хүртэлх температурт сайн ажилладаг. Хамтран ашиглах үед эдгээр материалыг стандартын шаардлагыг хангахгүй материалуудтай харьцуулахад галын улмаас тоног төхөөрөмжинд үүсч болох асуудлыг ойролцоогоор гуравны хоёроор бууруулдаг. Индустрийн зуух, цахилгаан хайрцгууд зэрэг аюулгүй байдал чухал байдаг газруудад энэ нь ихээхэн чухал.

Полимер суурьтай шилжүүлэгчийн задралд цацрагийн туяа ба дулааны цикл үзүүлэх нөлөө

Полиэтилен, EPDM зэрэг полимерүүдээс хийсэн изоляторууд нь цагаар, температурын өөрчлөлтөнд удаан хугацаанд өртөх үед илүү их асуудал үүсгэдэг. Эдгээр материалууд УВ цацрагийн дор урт хугацаа байвал тэдгээрийн молекул хэлхээ задран эхэлдэг. Энэ нь гадаргуу дээр харагдах трещин, өнгөний алдагдал үүсгэх бөгөөд зөвхөн таван жилийн дотор суналтын болон хувиран өөрчлөгдөх чадварыг 40%-иар бууруулж болзошгүй. Температурын хэлбэлзэл нөхцлийг илүү муу болгодог. Тасралтгүй томрох, багасах нь цаг соёоны явцад томорч, материалын цахилгааныг тусгаарлах чадварыг сулруулдаг жижигхэн хагарлууд үүсгэдэг. Зарим үйлдвэрлэгчид энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд HALS стабилизатор нэмж оруулдаг ч нарны станцууд эсвэл далайн эргийн орчим шиг газруудад ч боловсой полимерийн бүтээгдэхүүн ч ойролцоогоор долооноос аравны хоорондох жил бүр солих шаардлагатай байдаг. Керамик болон өндөр цэвэршилттэй шилжижих бүтээгдэхүүнүүд нь УВ цацрагийн нөлөөгөөр ямар ч хэлбэрээр задардаггүй тул сервисийн зардлыг харгалзах зайлшгүй шаардлагатай гадаа байрлуулах хэрэгслийн хувьд илүү найдвартай сонголт юм.

Хатуу орчинд ашиглагдах тусгаарлагчийн материал сонгох хүрээ

Зөв дулааныг тусгаарлах материал сонгох нь зохиомол биш юм. Энэ чухал шийдвэрийг гаргахдаа хэд хэдэн гол асуудлыг харгалзах шаардлагатай. Эхлээд температурын шаардлагуудаас эхлэе. Хэт өндөр халуун орчинд керамик ширмийн материалыг ашиглахад тохиромжтой бөгөөд ингэснээр цахилгаан халаагуурын орчинд ойролцоогоор 1600 градус Цельсийн температурыг тэсвэрлэх чадвартай. Нөгөө талаар, полиизоцианурат (PIR) шиг органик пенууд илүү бага температурт, ихэвчлэн 100 градус Цельсийн доор сайн ажилладаг ч гэсэн дулааны эсэргүүцэл нь метр Кельвинд 0.018-0.028 Вт хооронд байдаг. Дараагийн зүйл бол орчны нөхцөл. Тэнгисийн орчинд хлоридын коррозийг маш сайн эсэргүүцдэг учраас шингэнд шингэхгүй нүхлэст толи шаардлагатай. Харин мөсөн орчинд гидрофобик аэрогелуудыг ашигласнаар мөс цуглах асуудлыг зогсооход сайн үр дүн өгдөг. Механик хүч чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Их хэмжээний явган хүмүүсийн явдаг газруудад кальцийн силликат шиг хатуу материалыг ашиглах нь илүү зохимжтой учраас амархан хугардаггүй. Машины тогтмол хэлбийлтэнд өртөмтгий тоног төхөөрөмжинд уян хатан микропорлог далавчууд нь машины хөдөлгөөнтэй зэрэгцэж хөдөлж, задрахгүйгээр сайн ажилладаг. Эцэст нь, галын аюулгүй байдал, цацрагийн хамгааллыг мартах ёсгүй. ASTM E119 ба UL 94 стандартын дагуу туршилт хийх нь яагаад керамик, цахиурлангийн суурьтай бүтээгдэхүүнүүд ердийн полимер материалуудтай харьцуулахад галын эсрэг илүү сайн үйлчилж, цаг хугацааны турш шинж чанарыг нь хадгалдагийг харуулдаг. Эдгээр материалууд бодит нөхцөлд ямар ч стрессийг тэсвэрлэх чадвартай эсэхийг заавал үйлдвэрлэгчийн заяасан зүйлийг жинхэнэ ASTM-ийн техникийн шаардлагатай харьцуулан шалгана уу.

Түгээмэл асуулт

Өндөр температурын дулааныг тусгаарлахад аль материалууд тохиромжтой вэ?

Керамик ширхэг, хүчирхийлсэн микагийн хавтан, аэрогель зэрэг материалууд нь задрахгүйгээр хэт өндөр температурыг тэсвэрлэх чадвартай тул өндөр температурын дулааныг тусгаарлахад маш сайн байдаг.

Хөргөх нөхцөлд дулаан тусгаарлагчид яаж ажилладаг вэ?

Хаалттай эластомер ба аэрогель зэрэг материалууд нь хөргөх нөхцөлд ч гэсэн уян хатан чанар, бүтэцээ алдахгүй байдаг тул хугалдамхай болох, мөс цас хуримтлагдах зэрэг асуудлыг саатуулдаг.

Полимер суурьтай дулаан тусгаарлагчдын хувьд цацрагийн тогтвортой байдал яагаад чухал вэ?

Урт хугацаагийн цацрагт өртсөнөөр молекулын хэлхээ задарч, материал задардаг, трещин үүсдэг, руунах хүч буурдаг тул полимер суурьтай дулаан тусгаарлагчдын хувьд цацрагийн тогтвортой байдал маш чухал юм.

Далайн орчинд ашиглахад аль материалууд хамгийн тохиромжтой вэ?

Нүхлэг шил, кальцийн силликат зэрэг ус шингээдэггүй материалууд нь хлоридоор үүсэх гальваник идэвхжлийн коррозийн эсрэг тэсвэртэй тул далайн орчинд ашиглахад онцгой тохиромжтой байдаг.