5 cause comuni di fallimento refrattario e come risolverle

Oct 25, 2023

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Tutti i riscaldatori di processo funzionano a temperature elevate e sono costruiti con tubi di processo all'interno di un involucro rivestito in refrattario, che viene riscaldato dal calore radiante proveniente dalla combustione a gas o, meno comunemente, a petrolio.

I rivestimenti refrattari sono isolanti e riducono al minimo la perdita di calore, rendendoli essenziali per mantenere l'ambiente ad alta temperatura. Tuttavia, se sottoposto a temperature elevate, il refrattario può deteriorarsi e potenzialmente portare a guasti se non vengono eseguiti lavori di riparazione.

I tipi di rivestimento refrattario includono fibra ceramica refrattaria, mattoni e calcestruzzo o calcestruzzo. Se il guasto del refrattario si traduce in un arresto non pianificato, può costare agli impianti più di 1 milione di dollari al giorno in perdita di produzione.

È utile conoscere le cause più comuni di guasto del refrattario, come ispezionare i riscaldatori o i forni per individuare eventuali danni e i metodi di riparazione online dei refrattari senza la necessità di interrompere il normale funzionamento. Le seguenti sono cause comuni di fallimento refrattario.

1. Peggioramento dovuto all'anzianità di servizio

Man mano che i rivestimenti refrattari invecchiano, le loro proprietà fisiche cambiano. L'ambiente ad alta temperatura provoca cambiamenti microstrutturali ai leganti all'interno dei materiali, portando ad una perdita di resistenza superficiale o interna. Se il materiale refrattario sopporta un carico di compressione, come mattoni o rivestimenti colabili, ciò può portare a cedimenti locali o diffusi.

Se il refrattario è soggetto al contatto con la fiamma, cosa comune in molte applicazioni di pareti radianti, la vita utile sarà più breve.

Nei riscaldatori a gasolio, il deterioramento del refrattario è accelerato dagli agenti corrosivi presenti nei prodotti della combustione. Fortunatamente, ci sono pochi casi in cui oggi viene utilizzata la combustione del petrolio.

2. Materiali refrattari incompatibili

Una combinazione di materiali refrattari è una caratteristica comune nei riscaldatori a combustione. Le aperture come le porte spesso utilizzano materiale in fibra e mattoni e i mirini possono utilizzare moduli IFB, fondibili o in fibra.

Una progettazione standardizzata che utilizza materiali diversi può essere complessa poiché ciascun materiale ha proprietà diverse alle alte temperature. Pertanto, i rivestimenti refrattari possono danneggiarsi, lasciando il guscio esposto ai gas di combustione caldi e causando punti caldi.

Per ridurre il rischio di materiali refrattari non corrispondenti, è una buona idea lavorare a stretto contatto con il fornitore di refrattari per garantire che vengano utilizzati materiali comparabili intorno alle aperture.

3. Perdita di supporto

Tutti i tipi di rivestimenti refrattari sono fissati e supportati dal guscio esterno in acciaio del riscaldatore alimentato. Il supporto convenzionale è fornito da un sistema di ancoraggio saldato alla scocca.

Spesso il giunto saldato tra il guscio e l'ancoraggio viene compromesso dalla corrosione e si perde il supporto. La corrosione è causata dai gas di combustione caldi che penetrano attraverso il rivestimento refrattario e si condensano quando raggiungono il guscio più freddo. L'ambiente locale è ideale per una rapida ossidazione o corrosione del punto più debole: la saldatura.

Una volta perso il supporto, singoli mattoni, moduli, ecc. possono staccarsi, lasciando esposto il guscio metallico, creando un effetto domino e il cedimento del rivestimento refrattario adiacente.

In uno stabilimento in Europa, è stato scoperto un punto caldo sul condotto del guscio di transizione tra le sezioni radiante e convettiva di una piattaforma CCR. In questo caso, il cedimento del manto in fibra ceramica del tetto ha lasciato l'involucro esposto ai fumi caldi. Ciò ha fatto sì che la temperatura del guscio esterno superasse i 560°C (1040°F).

Per evitare il surriscaldamento del guscio fino al cedimento, è stato necessario diminuire il tasso di produzione sulla piattaforma CCR, con una conseguente perdita di produzione di oltre 400.000 dollari al giorno.

L'impianto si è avvalso del servizio di riparazione dei refrattari a caldo di Hot-tek per risolvere il problema fino alla successiva riparazione pianificata. Questo servizio verrà discusso più dettagliatamente più avanti in questo whitepaper.