Mekanisme Kerusakan Pembakaran Kering pada Tabung Pemanas Stainless Steel 316 dan Desain Perlindungan Interlock Elektronik

Pembakaran kering mengacu pada kondisi kerja di mana tabung pemanas dihidupkan untuk pemanasan tanpa terendam seluruhnya dalam media cair. Ini adalah kondisi kerja abnormal paling umum yang menyebabkan terkelupasnya elemen pemanas baja tahan karat dengan cepat. Jika tidak ada pembuangan panas cairan, suhu permukaan dinding pipa melonjak tajam, yang menghancurkan lapisan anti-korosi pasif, memperburuk kelelahan termal material, mempercepat sensitisasi las, dan menyebabkan peleburan kawat pemanas internal. Tulisan ini menganalisis mekanisme kerusakan dan skema desain perlindungan sistematis.

1. Mekanisme Kerusakan Multi-Dimensi Akibat Pembakaran Kering

(1) Kegagalan cepat film pasif kromium permukaan

Film pasif Cr₂O₃ alami dari baja tahan karat 316 menjaga stabilitas dalam kisaran suhu servis yang wajar. Pembakaran kering membuat suhu permukaan lokal langsung melebihi 500 derajat, lapisan oksida teroksidasi, retak dan bahkan terkelupas di area yang luas. Setelah peralatan dimasukkan kembali ke dalam pemanas cair, ion klorida secara langsung mengikis matriks logam kosong, dan korosi lubang akan terjadi dalam periode pengoperasian yang singkat.

(2) Area pengelasan mengalami sensitisasi termal yang parah

Zona yang terkena las dan panas-berulang kali berada pada zona suhu sensitisasi 450~850 derajat untuk waktu yang lama selama pembakaran kering. Sejumlah besar kromium karbida mengendap di sepanjang batas butir, mengakibatkan penipisan kromium batas butir yang parah. Tabung pemanas rentan terhadap penggetasan antar butir dan kebocoran penetrasi pada tekanan ringan dan korosi sedang.

(3) Kabel resistansi internal terbakar terlalu panas

Lapisan pengisian magnesium oksida di dalam tabung pemanas bergantung pada pipa luar untuk menghantarkan panas ke luar. Pembakaran kering menghalangi pembuangan panas, dan suhu kabel pemanas listrik meningkat jauh melampaui batas yang diperbolehkan. Kawat resistansi teroksidasi dan tertiup, sedangkan bubuk magnesium rentan terhadap penyerapan air dan aglomerasi bubuk, mengurangi kinerja isolasi dan membawa bahaya tersembunyi kebocoran listrik.

(4) Deformasi tegangan termal dan inisiasi retak

Perbedaan suhu yang sangat besar terjadi antara bagian kering yang terbuka dan bagian yang terendam. Tegangan termal yang bergantian menghasilkan retakan mikro pada permukaan dinding pipa. Dalam medium korosif, retakan terus meluas dan akhirnya berkembang menjadi retakan tembus.

2. Penyebab Umum Kecelakaan-Pembakaran Kering di Lokasi

Tingkat cairan turun di bawah tabung pemanas karena kebocoran cairan tangki dan konsumsi sedang tanpa pengisian ulang otomatis;

Kesalahan pengoperasian oleh operator memulai catu daya pemanas sebelum memasukkan cairan ke dalam peralatan;

Kegagalan sensor level cairan atau pemutusan saluran sinyal menyebabkan umpan balik level cairan yang salah;

Peralatan pemanas dihidupkan setelah-dimatikan dalam jangka waktu lama tanpa memeriksa status perendaman cairan.

3. Desain Sistem Perlindungan Pembakaran-Kering-Bertingkat

Perlindungan utama: Kontrol interlock level cairan

Pasang probe level cairan tinggi dan rendah di dalam tangki. Ketika level cairan lebih rendah dari ketinggian perendaman minimum yang aman, PLC secara otomatis memutus sirkuit utama pemanas, dan memicu alarm suara dan cahaya untuk mengunci program startup. Pemanasan hanya dapat dimulai kembali setelah level cairan kembali ke kisaran standar.

Perlindungan sekunder: Interlock pemeriksaan suhu permukaan

Pasang termokopel penginderaan suhu ke dinding luar tabung pemanas. Atur ambang suhu atas sesuai dengan kepadatan daya. Setelah suhu melebihi batas yang telah ditetapkan karena pembuangan panas yang tidak mencukupi, sistem akan segera mati untuk menghindari kerusakan-suhu tinggi yang berkelanjutan.

Perlindungan tersier: Pengaturan waktu perlindungan daya kumulatif

Konfigurasikan modul pengaturan waktu kerja untuk memaksa pematian berkala dan perintah pemeriksaan untuk pemanasan-waktu yang lama tanpa gangguan, mencegah pembakaran kering yang tidak normal yang disebabkan oleh kegagalan ganda pada sensor level cairan dan suhu.

Spesifikasi manajemen manual

Merumuskan prosedur pemeriksaan permulaan: konfirmasikan level cairan, sirkuit dan status sensor sebelum transmisi daya; tambahkan item inspeksi pemeliharaan untuk secara teratur mengkalibrasi komponen deteksi level cairan dan suhu.

4. Standar Perawatan Pembakaran Pasca-Kering-untuk Tabung Pemanas

Setelah terjadi pembakaran kering yang nyata, tabung pemanas tidak boleh digunakan secara langsung. Untuk itu perlu dilakukan pemeriksaan sebagai berikut:

Uji ketahanan insulasi untuk menghilangkan risiko kerusakan insulasi internal;

Lakukan inspeksi penetrasi untuk memeriksa retakan mikro di permukaan;

Lakukan kembali pasivasi integral untuk memperbaiki film pasif permukaan yang rusak. Jika dinding pipa berubah warna parah atau insulasi tidak memenuhi syarat, tabung pemanas harus dibuang dan diganti.

表格

Kesimpulan

Kerusakan akibat pembakaran kering tidak dapat diperbaiki untuk 316 tabung pemanas. Membangun perlindungan listrik interlock ganda yang dikombinasikan dengan manajemen operasi standar dapat menghilangkan lebih dari 95% kegagalan pembakaran kering, secara efektif memperpanjang masa pakai peralatan pemanas dan menghindari kerusakan peralatan dan kecelakaan keselamatan yang disebabkan oleh kenaikan suhu yang tidak normal.