Hvernig hefur 316 ryðfríu stáli slíðurveggþykktin áhrif á rafmagnslekastraumsleiðina og niðurbrot einangrunarþols í umhverfi með mikilli-raka?

Rafmagnsöryggiseftirlitsmenn og gæðatryggingarverkfræðingar sem vinna með rafmagnsdýfingarhitara í notkun utandyra, matvælavinnslu og lyfjaframleiðslu hafa alltaf áhyggjur af niðurbroti einangrunarþols í miklum rakastillingum. Magnesíumoxíð einangrunin í kringum viðnámsvírinn er rakafræðilegur, sem þýðir að hún tekur upp raka úr loftinu þegar hitarinn er ekki spenntur ef slíðrið er ekki að fullu lokað. Frásogaður raki lækkar einangrunarþol. Þetta veldur því að lekastraumur flæðir sem gæti truflað jarðbilunarvarnakerfi og í erfiðustu aðstæðum valdið hættu á raflosti. Veggþykkt slíðurefnisins úr 316 ryðfríu stáli hefur áhrif á bæði rakainnskotshraða og lengd rafrásar fyrir lekastraum. Þessi grein metur þykkt slíðurveggsins, rakadreifingu og niðurbrotssambönd einangrunarþols og veitir tillögur um val fyrir þjónustu við háan raka.

Rakadreifing í gegnum 316SS slíður og endaþéttingar
Vatnsgufa getur dreifst í gegnum slíðurvegginn á 316 ryðfríu stálinu eða í gegnum endaþéttingarnar þar sem viðnámsvírinn fer út úr slíðrinu og þannig gegnsýrt MgO einangrunina. Gegndræpi 316 ryðfríu stáli fyrir vatnsgufu er mjög lágt, en ekki núll. Stöðugt ástand vatnsgufu í gegnum 1,0 mm þykkt 316 við 40 gráður og 100% rakastig er um 0,001 g/m2/dag. Þetta væri minna en 0,4 grömm af vatni sem dreift er á hvern fermetra slíðuryfirborðs á einu ári, sem er hverfandi fyrir venjulegar hitarastærðir. Helsta íferðarbúnaður fyrir raka er í gegnum smásæjar svitaholur á endaþéttingunum, sérstaklega við snertingu milli slíðunnar, MgO og keramikendaperlanna. Fyrir þunnveggað slíður undir 1,0 mm leyfir vélrænni samhæfni slíðrunnar minniháttar aflögun meðan á hitauppstreymi stendur sem opnar og lokar eyðum á endaþéttingunum sem dælir röku lofti inn í MgO. Hins vegar, meiri stífleiki þeirra bannar þessa dæluaðgerð fyrir þykka-veggað slíður yfir 1,8 mm, sem dregur úr rakainnskotshraða um stuðulinn 5 til 10. Þess vegna eru áhrif veggþykktar á rakainngang óbein, en mikilvæg: þykkari veggir halda betur heilindum undir endaþéttingunni.

Slíðurveggþykkt og leiðarlengd lekastraums
Þegar raki kemst í gegnum MgO minnkar einangrunarviðnámið vegna þess að vatnssameindir búa til leiðandi rásir meðfram yfirborði MgO kornanna. Rafmagnslekastraumurinn frá viðnámsvírnum að jarðtengdu 316 slíðunni var leiddur í gegnum MgO lagið. Viðnám þessarar leiðar er R=rho x ln(r2/r1) / (2 pi L) þar sem rho er viðnám raka MgO, r2 og r1 eru ytri og innri radíus MgO lagsins og L er hituð lengd. Aukning á þykkt slíðurveggsins dregur í raun úr þykkt MgO lagsins fyrir ákveðið ytra slíðurþvermál og fast viðnámsvírþvermál þar sem slíðurinn tekur meira af geislamyndarýminu. Þykkari veggur jafngildir minna MgO milli vírs og slíðurs. Þessi minni radialfjarlægð leiðir til lægri einangrunarviðnáms fyrir tiltekið rakainnihald og eykur þar með lekstraumsvandamál. Til dæmis, íhugaðu 10 mm ytra þvermál slíður með 3 mm þvermál viðnámsvír. Þykkt MgO lagsins er 10 - 2×1.0 - 3=5 mm en veggþykktin er 1,0 mm. Með veggþykkt 2,0 mm er þykkt MgO lagsins 10 - 4 - 3=3 mm. Þynnra MgO lagið dregur úr geislamyndaeinangrunarviðnáminu um 40% fyrir sama MgO viðnám. Þess vegna eru þykkar-veggaðar slíður viðkvæmari fyrir lítilli einangrunarviðnámi ef rakaíferð er þar sem minna MgO er til að hindra lekastraumsrásina.

Mikilvægar veggþykktar fyrir endingu innsigli
Eftirfarandi tafla gefur upp ráðlagða 316 slíðurveggþykkt fyrir rafmagnsdýfingahitara fyrir aðstæður með mikla raka, allt eftir væntanlegum hitasveiflutíðni og nauðsynlegri einangrunarviðnám eftir langa geymslu eða aðgerðalausa tíma. Gildi gera ráð fyrir dæmigerðri endaþéttingarbyggingu með keramikperlum og epoxý- eða sílikonþéttingum.

Rakastig Umhverfi Væntanlegur fjöldi varmalota á ári Ráðlagt Lágmark 316 veggþykkt Ráðlagt Hámark 316 veggþykkt Búist við einangrunarþol eftir eitt ár í miklum raka.
Einstaka sinnum mikill raki (minna en 50% tilvika) Undir 100 0.8 mm 1,6 mm Yfir 100 megóhm Dreifing endaþéttingar
Stöðugt mikill raki (80-100% RH)Minni en 100 1.0 mm 2,0 mm 50 - 200 megóhm Dreifingarendaþétting
Stöðugur hár raki með daglegum hitauppstreymi 200 – 500 1.4 mm 2,5 mm 10 – 100 megóhm Varmadæling við endaþéttingar
Þéttingarraki (tíð skolun eða dögg) 100 – 300 1.6 mm 2,5 mm 5 – 50 megóhm Varmadæling og bein inngangur
Rakaþjöppun ÞrýstiþvotturHvað sem er 2,0 mm 2,5 mm 1 – 20 megóhm Hermetískt innsigli krafist, bein vatnsinngangur
Any humidity Heater always on Any 0.8 mm 2.5 mm >1.000 megóhm Hiti fjarlægir raka; engin versnun
Hins vegar er mælt með 316 slíðri sem er 1,6 mm eða þykkari fyrir notkun með stöðugum háum raka og tíð hitastig, jafnvel þótt MgO lagþykktin væri lækkuð. Kosturinn við heilleika endaþéttisins yfirstígur ókostina við minni lekaleiðarlengd. Í slíkum stillingum ættu verkfræðingar einnig að tilgreina rakaþolna endaþéttingu, td loftþétta gler-í-málmþéttingu eða tvöfaldan epoxýhindrun með milliþurrkunarhólfi.

Hönnun breytinga til að bæta einangrunarþol þunnra-veggja slíðra
Í háum-rakaskilyrðum þar sem þunnt-veggað 316 slíður<1.2 mm is generally employed for thermal response reasons, three design adjustments exist for maintaining insulation resistance. The first is to apply a moisture barrier coating over the whole sheath and end seal assembly. A conformal coating of parylene or silicone, 50 to 100 microns thick, reduces moisture intrusion by a factor of 10 to 50. The second change is the fitting of a low wattage stand-by heater circuit to maintain the sheath temperature at 50-60 deg C when idling. This keeps the MgO heated enough to avoid condensation of moisture and chases off any water that has been absorbed. Normally the power required is 5-10% of the full heater rating. The third change is the addition of a desiccant filled breather vent to the terminal housing. The desiccant takes moisture before it can get to the end seals. A color-indicating desiccant will change colour when saturated, so that it may be seen inspected and replaced in a timely manner. For essential applications where insulation resistance below 1 megohm can pose a safety threat, engineers should design a heater-service-rated ground fault circuit interrupter. If the MgO insulation has decayed, this provides some protection if there is a leakage over 5-30 mA the GFCI trips. When ordering heaters for high humidity locations, always obtain the insulation resistance test results after 48 hours exposure to 95% relative humidity at 40°C. Most industrial uses call for a heater that will hold 10 megohms or higher under these conditions. If the heater is below 1 megohm it may need more sealing or a different wall thickness.