Muturreko industria-inguruneetan, tenperatura altua, presio altua eta korrosiboak direnean, zigilatzeko osagaien hautaketa ez da piezen aukeraketa soil bat izatetik haratago doa, baizik eta ekipamenduen segurtasuna, fidagarritasuna eta zerbitzu-bizitza zuzenean zehazten dituen erronka teknologiko nagusi bihurtzen da. 700-800 °C-ko tenperatura maximoak, 0,5 MPa-ko presio maximoa, azido klorhidriko kontzentrazio baxuko korrosioa eta nitrogeno edo xenon atmosfera geldo baten aurrean, zigilatzeko material tradizionalek (kautxua, plastikoa, adibidez) huts egiten dute. Artikulu honek funtzionamendu-baldintza horietarako zigilatzeko oinarrizko irtenbideetan sakontzen du.
I. Funtzionamendu-baldintzen azterketa eta erronka nagusiak
- Tenperatura Muturrekoak (700-800 °C)Tenperatura-tarte honek PTFE (~260 °C) edo Fluoroelastomeroa (FKM, ~200 °C) bezalako polimero-materialen mugak gainditzen ditu, eta metal batzuen erresistentzia nabarmen gutxitzen du (adibidez, aluminioa, kobrea). Materialek urtze-puntu oso altua, tenperatura altuetan erresistentzia bikaina eta marruskaduraren aurkako propietateak izan behar dituzte.
- Ingurune korrosiboa (HCl kontzentrazio baxukoa)Azido klorhidrikoa (HCl) azido ez-organiko erreduzitzaile handia da, eta korrosio larria eragiten die material metaliko gehienei (adibidez, altzairu herdoilgaitza, nikel-oinarritutako aleazioak). Zigilatzeko materialak erresistentzia apartekoa izan behar du halogeno azidoekiko.
- Atmosfera geldoa (N₂/Xe)Nitrogenoa eta xenona kimikoki egonkorrak eta erreaktiboak ez diren arren, ingurune honek normalean sistemak hermetikotasun oso handia eskatzen du airea (oxigenoa, hezetasuna) sartzea edo lan-ingurunearen isuria saihesteko, ia zero isuri eskatuz.
- Presioa (0,5 MPa)0,5 MPa-k (gutxi gorabehera 5 kgf) presio baxu-ertainaren barruan kokatzen da, baina tenperatura altuarekin eta korrosioarekin konbinatuta, materialaren erresistentzia eta iraunkortasunerako proba gogorra da oraindik ere.
II. Nukleoaren zigilu-materialaren hautaketa
Goiko analisian oinarrituta,GrafitoaetaKalitate handiko aleazio espezifikoakdira aukera bideragarri bakarrak.
1. Grafito malgua (grafito esfoliatua) – Material hobetsia
Grafito malgua, grafito naturala kimikoki tratatuz, esfoliatzeko berotuz eta gero xaflatan konprimatuz sortzen dena, da.euskarri absolutuaetanahiago den materialabaldintza hauetarako.
- Tenperatura altuko erresistentziaAtmosfera ez-oxidatzaileetan (N₂ edo Xe geldoetan bezala), bere zerbitzu-tenperatura 1600 °C-tik gorakoa izan daiteke, 700-800 °C-ko eskakizuna erraz betez.
- Korrosioarekiko erresistentziaAzido gehienen aurrean erresistentzia bikaina eskaintzen du (klorhidrikoa, sulfurikoa eta fosforikoa barne), azido nitrikoa edo azido sulfuriko kontzentratua bezalako azido oxidatzaile sendoak izan ezik. Kontzentrazio baxuko HCl-k eragin minimoa du.
- Zigilatzeko errendimenduaBiguna eta erraz deformatzen da, gainazaleko inperfekzioak betetzeko gai da zigilatze-geruza bikaina eratzeko, eta marruskadura-koefiziente baxua du.
- InprimakiakNormalean grafitozko junta (juntura espiral), grafitozko paketatze edo grafito xafla gisa fabrikatzen dira.
2. Errendimendu handiko aleazio bereziak – metalezko junturen muina
Zigilu metalikoak ezinbestekoak dira erresistentzia mekaniko handiagoa edo zigiluarentzako euskarri estrukturala behar denean. Materialen aukeraketa kontuz ibili behar da:
- Hastelloy®, hala nolaHastelloy C-276: Hau daHCl korrosioarekiko erresistentzia handiko aleazioaErresistentzia oso handia erakusten du azido gehienen aurrean (HCl, H₂SO₄ barne), bai oxidazio-egoeretan bai erredukzio-egoeretan, eta tenperatura altuko propietate mekaniko bikainak ditu. Junta espiralak (C-276 zerrenda + grafito malgu betegarria) edo metalezko O-eraztunak fabrikatzeko aproposa da.
- Nikelean oinarritutako aleazioak (adibidez, Inconel® 600/625)Tenperatura altuekiko erresistentzia ona eta korrosioarekiko erresistentzia moderatua eskaintzen dute. Hala ere, HCl-rekiko erresistentzia Hastelloy C-276 baino askoz txikiagoa da eta arretaz ebaluatu behar da.
- Titanioa eta titanio aleazioakKloruro inguruneekiko erresistentzia ona (adibidez, HCl). Hala ere, titanio puruak erresistentzia galtzen du 300 °C-tik gora, eta hidrogenoaren hauskortasun arriskua dago. Tenperatura altuko titanio aleazioak hautatu eta zorrotz ebaluatu behar dira.
- TantaloaAzido klorhidrikoaren aurrean erresistentzia bikaina du. Hala ere, oso garestia eta mekanizatzeko zaila da. Normalean estaldura edo estalki gisa erabiltzen da.
⚠️ Salbuespen garrantzitsuak:
- Altzairu herdoilgaitz estandarrak (adibidez, 304, 316)HCl inguruneetan korrosio larria jasango du eta azkar huts egingo du.
- Politetrafluoroetilenoa (PTFE)Erresistentzia kimiko bikaina, baina zerbitzu-tenperatura maximoa 260 °C-koa baino ez da, eta horrek guztiz desegokia bihurtzen du tenperatura altuko aplikazio honetarako.
III. Gomendatutako zigilu motak eta egiturak
1. Zigilatze estatikoa (bridak, estalkiak, etab.)
- Espiral zaurien juntak: Hau da irtenbide klasikoena eta fidagarriena. Hastelloy C-276 zerrenda bat eta grafito malgu zerrenda bat txandaka harituz egina. Aleazio zerrendak erresistentzia mekanikoa eta malgutasuna ematen ditu, eta grafito zerrendak, berriz, hasierako zigilatzea eta konpentsazioa. Horrek metalaren erresistentzia grafitoaren zigilatzearekin, tenperaturarekiko eta korrosioarekiko erresistentziarekin ezin hobeto konbinatzen ditu.
- Grafitozko konpositezko junta malguakGrafito malguzko xafla metalezko plaka zerratu, plaka zulatu edo sare-plaka batekin laminatua, konpresio-erresistentzia eta leherketa-erresistentzia hobetzeko. Brida-konexio estandarretarako egokia.
2. Zigilatze dinamikoa (balbula-zurtoinak, astindu-ardatzak, etab.)
Honek erronka handiagoa dakar marruskadura eta higadura dela eta.
- Txirikordatutako grafitozko ontziratzeaGrafito-zuntzez txirikordatuta soka karratu batean eta estalki-kaxa batean sartuta. Gurutzaduraren indar axial batek konprimitzen du, hedapen erradiala ardatzaren gainazalarekin kontaktuan jartzea eta zigilua sortzea eraginez. Tenperatura altuarekiko erresistentzia, korrosioarekiko erresistentzia eta autolubrifikazioa eskaintzen ditu, tenperatura altuko balbuletarako eta astindugailuetarako aukera ohikoa bihurtuz. Ihes-tasa kontrolatu behar da.
- Malguki-energiadun zigiluakGrafitozko eraztun anitzeko zigiluak tenperatura altuko aleaziozko malguki batek babesten ditu (adibidez, Inconel). Malgukiak etengabeko konpentsazio-indar bat eskaintzen du higaduraren eta ziklo termikoen ondoriozko zigilatze-indarraren galera konpentsatzeko, eta horrek isuri-tasa oso baxuak ahalbidetzen ditu.
IV. Diseinu eta erabilera kontuan hartzekoak
- Gainazalaren KalitateaZigilatzeko kontaktu-gainazalek (brida-aurpegiak, ardatz-gainazalak) akabera eta gogortasun handia izan behar dute grafito-material bigunaren higadura edo estrusioa saihesteko.
- Torloju-kargaKalkulatu eta aplikatu torlojuen karga nahikoa juntak beharrezko zigilatze-tentsioa lortzen duela ziurtatzeko. Hau bereziki garrantzitsua da tenperatura altuetan, non torlojuen mugimendu-erlaxazioa gerta daitekeen, eta berriro estutzea beharrezkoa izan daitekeen.
- Ziklo Termikoaren Kontuan HartzeaEkipamendua berotzean eta hoztean zehar gertatzen diren hedapen eta uzkurdura termikoak zigilatze-konpresioan eragina du. Erresilientzia ona duten zigilu motak aukeratzea ezinbestekoa da (adibidez, espiral-juntura, malguki-zigiluak).
- Gasaren purutasunaGas geldoaren purutasuna bermatu behar da. Atmosfera oxigenoz kutsatuta badago, grafito malguaren oxidazioa eragingo du tenperatura altuetan, eta horrek zigilua hondatzea eragingo du.
V. Laburpena
700-800 °C-ko inguruneetarako, 0,5 MPa-tan, nitrogeno/xenon atmosferan azido klorhidriko kontzentrazio baxuarekin, material konbinazioaGrafito Malguan zentratuta, Hastelloy C-276 indargarri eta euskarri gisa erabiliz, zigilatzeko irtenbide frogatu eta fidagarria da.
| Baldintza-parametroa | Erronka | Oinarrizko Soluzioa |
|---|---|---|
| 700-800 °C-ko tenperatura | Polimeroak urtzen dira, metalak biguntzen dira | Grafito malgua, Nikel/Kobaltoan oinarritutako superaleazioak |
| 0.5MPa presioa | Presio ertain-baxua, konprimagarritasun eta berreskurapen ona behar du | Espiral zaurien juntak, Malguki-energiadun zigiluak |
| HCl kontzentrazio baxukoa | Metal gehienak korroditzen ditu | Grafito malgua, Hastelloy C-276, Tantaloa |
| Atmosfera geldoa (N₂/Xe) | Grafitoaren oxidazioa eragozten du, ia zero isuri eskatzen du | Garbitasun handiko atmosfera,Kalitate handiko zigilu diseinua |
Benetako hautaketa egiteko, zigilu hornitzaile profesionalekin sakonki kontsultatzea gomendatzen da, funtzionamendu-parametro zehatzak ematea eta beharrezko balidazio esperimentala egitea funtzionamendu segurua bermatzeko. Goian deskribatutako material eta egitura aurreratuak erabiliz, erabat posible da funtzionamendu-baldintza muturreko honen zigilatze-erronkak gainditzea eta ekipamenduaren funtzionamendu luzea, segurua eta egonkorra bermatzea.
Argitaratze data: 2025eko abuztuak 25