Ursachen für Schäden an den Heizelementen von Elektroöfen
Leben Heizelemente hängt von einer Reihe von Faktoren ab: von der Betriebstemperatur, der Art ihrer zeitlichen Änderung, der Bauart und Größe des Heizgeräts, dem Einfluss der Ofenatmosphäre darauf. Dies kann durch die allmähliche Oxidation des Arbeitsmaterials (oder durch dessen Pulverisierung, wenn es sich um Edelmetalle oder Heizgeräte handelt, die im Vakuum oder in einer Schutzatmosphäre arbeiten) oder durch einen Verlust der mechanischen Festigkeit verursacht werden.
Die für Heizgeräte verwendeten Materialien bilden beim Erhitzen dichte Oxidfilme, die das Grundmaterial vor weiterer Oxidation schützen. Daher entwickelt sich die Oxidation bis zu bestimmten (für jedes Material) Temperaturen äußerst langsam und nach Durchlaufen dieses Temperaturniveaus beschleunigt sich der Prozess scharf. Auch das Versprühen von Materialien unter Vakuum oder Schutzatmosphäre erfolgt auf die gleiche Weise.
Die maximal zulässige Temperatur eines Materials sollte die Temperatur sein, bei der der Oxidations- oder Dispersionsprozess des Materials stark ansteigt. Wenn Sie diesen Wert überschreiten, verringert sich die Lebensdauer des Heizelements erheblich.
Wenn die Heizung oxidiert, wird der darauf befindliche Oxidfilm (normalerweise nicht leitend oder schwach leitend) allmählich dicker und der Querschnitt des Metallkerns nimmt ab. Daher erhöht sich der Widerstand des Heizgeräts allmählich und die darin freigesetzte Leistung nimmt ab. Wenn diese Leistungsreduzierung erheblich wird (ca. 10-15 %), muss das Heizgerät durch ein neues ersetzt werden, seine Lebensdauer endet.
Der allmähliche Anstieg des Widerstands des Heizgeräts infolge seiner Oxidation oder Streuung ist nicht immer der Grund für seinen Austausch; Sehr oft fällt die Heizung aus, lange bevor ihr Widerstand den Grenzwert erreicht. Die Heizung weist in der Regel mehrere Schwachstellen, kleine Risse an den Biegungen, Einschlüsse von Oxidfilmen und Ähnliches auf, an denen ein lokaler Widerstandsanstieg zu beobachten ist.
Solche Bereiche mit erhöhtem Widerstand führen zu einer lokalen Überhitzung der Heizelemente und zu einer stärkeren Oxidation an den Stellen dieser Überhitzung. Eine starke Oxidation führt wiederum zu einer weiteren Verringerung des Querschnitts des Heizelements an diesen Stellen, einem weiteren Anstieg ihrer Temperatur, der Prozess läuft mit zunehmender Geschwindigkeit weiter und führt an einem von ihnen zum Durchbrennen des Heizelements diese Punkte.
Lebensdauer einer 1-mm-Drahtheizung in Abhängigkeit von ihrer Temperatur (in Luft)
Ein ähnlicher Effekt kann auftreten, wenn die Oberfläche des Heizgeräts verschmutzt oder falsch konstruiert ist, wenn die Wärmeübertragung auf einige seiner Teile schwierig ist (z. B. in den Teilen des Heizgeräts, die mit feuerfesten Trägern oder Haken abgeschirmt sind), was zu einer lokalen Überhitzung führt.
Diese Art der lokalen Überhitzung hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Verkürzung der Lebensdauer des Heizgeräts in Fällen, in denen ihre absoluten Werte niedrig sind und die Temperaturen der heißesten Zonen nicht die Werte erreichen, bei denen eine intensive Oxidation (oder Streuung) auftritt. des Materials beginnt.
Daher muss darauf geachtet werden, dass zwischen der Betriebstemperatur des Heizgeräts und seiner maximal zulässigen Heiztemperatur eine bestimmte Grenze liegt, die über dem Wert einer möglichen lokalen Überhitzung liegt. Wenn dieser Spielraum klein ist, müssen diese lokalen Überhitzungen durch rationelles Design und die Wahl großer Querschnitte des Heizgeräts minimiert werden, denn je größer diese Querschnitte sind, desto geringer ist der Prozentsatz lokaler Einschnürungen, desto weniger lokale Einengungen Überhitzung.
Der Grund für den Ausfall des Heizgeräts kann auch seine unzureichende mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen, seine Neigung zum Kriechen oder Verziehen sein.Wenn der Heizer beispielsweise so konstruiert ist, dass er sich bei Betriebstemperatur unter seinem Eigengewicht zu verformen beginnt (Ziehen der an den Haken hängenden Heizschlaufen, Verziehen der Heizwendeln), können sich benachbarte Windungen oder Schlaufen zu Lichtbögen zusammenschließen an diesen Stellen und dadurch zum Durchbrennen der Heizung oder einfach zu einer lokalen Ausdünnung des Abschnitts infolge der Dehnung mit erneuter Bildung lokaler Überhitzung.
Schließlich kann die Heizung durch chemische Wechselwirkung bei Betriebstemperatur mit den Auskleidungsmaterialien beschädigt werden. Elektroofenmit dem er in Kontakt kommt oder mit seiner Atmosphäre.
Die Leistung jedes Materials in den Heizelementen eines elektrischen Widerstandsofens kann durch zwei Temperaturen charakterisiert werden – die empfohlene Betriebstemperatur und die maximal zulässige Temperatur.
Die maximal zulässige Temperatur des Materials entspricht der Temperaturgrenze, ab der es zu starker Oxidation oder Spritzerbildung und damit zu einer starken Verkürzung der Lebensdauer kommt. Die empfohlene Temperatur liegt unter dem maximal zulässigen Wert.
Im durch die empfohlene Materialtemperatur begrenzten Bereich ist die Lebensdauer der Heizung recht hoch, bei Metalllegierungen etwa 12.000-15.000 Stunden. In diesem Bereich ist eine begrenzte lokale Überhitzung nicht schlimm, da die Temperatur der Heizung trotz ihrer beträchtlichen Größe den maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Daher können bei solchen Temperaturen kleine Heizerquerschnitte eingesetzt werden.Selbstverständlich sollten Heizgeräte nach Möglichkeit in allen Fällen so ausgelegt werden, dass ihre Auslegungstemperatur die empfohlene Temperatur nicht überschreitet.