Toplinski udar pri pokretanju Oštećenje cijevi za grijanje ulja i projektne sheme za ublažavanje
Često hladno pokretanje i brzo povećanje-temperature stvaraju intenzivno prolazno toplinsko naprezanje unutar struktura cijevi za grijanje ulja, uzrokujući kumulativno oštećenje od mikro{1}}pukotina na stijenkama omotača i unutarnjim sklopovima grijaće žice tijekom ponovljenih radnih ciklusa. Mnogi upravljački krugovi sustava grijanja implementiraju trenutno pokretanje s punom{3}}snagom kako bi se skratilo vrijeme čekanja pripreme za proizvodnju, zanemarujući neusklađenost toplinske ekspanzije između metalnog omotača, izolacije od magnezijevog oksida i komponenti otporne žice za grijanje pod naglom promjenom temperature. Postupna kontrola rampe snage, proširene margine strukturnog naprezanja i srednje-odgovarajuće legure drastično smanjuju utjecaj toplinskog naprezanja pri pokretanju, s termoparom koji nadzire stopu porasta-temperature u stvarnom-vremenu, regulirajući brzinu zagrijavanja kako bi se izbjeglo oštećenje uslijed toplinskog udara.
Sklopovi cijevi za grijanje ulja u-hladnom stanju održavaju jednolike niske{1}}temperaturne dimenzije prije pokretanja opreme. Kada se puna električna energija trenutno aktivira, vanjske površine omotača dolaze u dodir s toplim uljnim medijem, dok unutarnje grijaće žice dosežu nekoliko stotina stupnjeva u roku od nekoliko sekundi, stvarajući ekstremne temperaturne gradijente po poprečnim-presjecima cijevi. Diferencijalno toplinsko širenje između vruće unutarnje žice i hladnog vanjskog plašta od nehrđajućeg čelika stvara snažno vlačno i tlačno naprezanje koncentrirano na prijelaznim granicama hladnog-kraja zone grijanja. Nakon desetaka brzih ciklusa pokretanja, koncentrirane točke naprezanja razvijaju mikroskopske strukturne pukotine duž stijenki omotača, dopuštajući uljnom mediju prodiranje u unutarnje izolacijske slojeve i izazivajući curenje struje ili unutarnje kvarove pregaranja žice. Ulje visoke-viskoznosti dodatno povećava ovaj rizik od oštećenja: ustajali hladni medij koji okružuje vanjske stijenke cijevi usporava porast površinske temperature dok se unutarnja žica brzo zagrijava, proširujući temperaturne-razmake u presjeku i intenzitet naprezanja.
Usklađivanje koeficijenta toplinskog širenja legiranog materijala u osnovi smanjuje veličinu naprezanja kod pokretanja. 321, a 316 nehrđajući čelik ima uravnotežene stope toplinskog širenja kompatibilne s grijaćom žicom od nikla-kroma Cr20Ni80 koja se koristi unutar cijevi za grijanje ulja, smanjujući neusklađenost dimenzija tijekom naglih fluktuacija temperature. Generički nisko{6}}ugljični čelik ili tanko-stjenke 304 plašta nose veće razlike u koeficijentu širenja u odnosu na unutarnje grijaće žice, pojačavajući prolazno toplinsko naprezanje pri pokretanju i ubrzavajući stvaranje mikro-pukotina. Legura na bazi nikla-Incoloy800 pokazuje vrhunsku otpornost na toplinski zamor tijekom ponovljenih brzih ciklusa pokretanja, što je čini optimalnim materijalom za plašt za opremu za preradu teške nafte s čestim gašenjem i ponovnim pokretanjem serijske proizvodnje.
Strukturalni dizajn zadebljane stijenke cijevi dodaje margine međuspremnika za otpornost na oštećenje uslijed toplinskog udara pri pokretanju. Cijevi za grijanje s tankim-stjenkama ispod 1 mm debljine stjenke nemaju dovoljnu strukturnu krutost za apsorbiranje prolaznog naprezanja ekspanzije-kontrakcije tijekom brzog porasta temperature, lako razvijajući površinske mikro-pukotine. Debljina stijenke povećana na 1,5 mm ili više ravnomjerno raspoređuje početno toplinsko naprezanje po poprečnim-presjecima, eliminirajući koncentrirane točke naprezanja u prijelaznim zonama i produžujući vijek trajanja konstrukcije na zamor višestruko dulje od alternativnih-tankih stijenki. Dizajn zadebljane stjenke savršeno se slaže s konfiguracijom niskog površinskog opterećenja kako bi se istovremeno riješili rizici od oštećenja uslijed naprezanja i koksiranja od pregrijavanja za sve vrste medija za grijanje ulja.
Postupna kontrola rampe snage integrirana s nadzorom stope porasta temperature termoelementa eliminira trenutačni šok pri pokretanju pune{0}}napone. Upravljački sustavi referenciraju povratne signale temperature termoelementa kako bi ograničili početnu snagu grijanja na 30–40% nazivnog izlaza tijekom hladnog pokretanja, postupno povećavajući snagu kako se temperatura površine cijevi i temperatura okolnog uljnog medija uravnotežuju. Ograničenja stope porasta temperature ograničavaju brzinu zagrijavanja ispod standardiziranih pragova kako bi se održali uski-temperaturni gradijenti presjeka i minimalni prijelazni toplinski stres. Za opremu za serijsku obradu sa svakodnevnim ponovljenim ciklusima pokretanja, ova automatska kontrola rampe drastično smanjuje kumulativno strukturno oštećenje od zamora sklopova cijevi za grijanje.
Cjelovita rješenja za smanjenje naprezanja pri pokretanju kombiniraju ekspanziju-odgovarajuće legure plašta, zadebljane rubove stijenke cijevi i termoelementom-reguliranu postupnu kontrolu rampe snage. Ovaj više-slojni dizajn suzbija prolazna oštećenja od termičkog udara tijekom aktivacije hladne opreme, eliminirajući stvaranje mikro-pukotina, curenje medija i unutarnje kvarove pregorevanja žice uzrokovane čestim brzim ciklusima pokretanja u svim aplikacijama industrijskog grijanja ulja.
