Нихромовые ленты марок Х20Н80 и Х15Н60 ценятся за высокую термостойкость и постоянное электрическое сопротивление. Их применяют в конструкциях, где необходимы материалы с повышенным удельным сопротивлением, устойчивостью к экстремальным температурам и стабильными характеристиками при нагреве. В первой части (см. Сферы применения нихромовых лент марок Х20Н80 и Х15Н60, часть 1), рассматривалось использование нихромовых лент как нагревательных элементов в различных отраслях промышленности. В данной части продолжим анализ наиболее распространённых областей их применения.
Нагревательные секции сушильных шкафов
Нихромовые ленты широко применяются в составе нагревательных секций сушильных шкафов, конвекционных печей и линий термообработки, используемых в производстве полимеров, лакокрасочных материалов и иных химических продуктов. В таких установках нагреватели часто работают в токе агрессивных паров органических растворителей, кислот или щелочей, что предъявляет высокие требования к коррозионной стойкости материала. Ni-Cr сплавы Х20Н80 и Х15Н60 устойчивы к высокотемпературному окислению и образуют на поверхности защитную оксидную пленку, которая замедляет дальнейшую коррозию и продлевает ресурс нагревателя.
Благодаря возможности изготовления ленты небольшой толщины (до 2,5 мм) создаются гибкие ленточные нагреватели, которые размещают на стенках сушильных каналов, на внешней поверхности трубопроводов и аппаратов, а также в нагревательных плитах для поддержания температуры реакционных смесей. Плоская форма элемента упрощает контакт с поверхностью аппарата и улучшает теплопередачу по сравнению с точечным контактом проволоки. В ряде установок ленточные нагреватели используют в вакуумных запайщиках и упаковочном оборудовании для термосварки полимерных пленок, применяемых для упаковки химических реагентов. В этих условиях важны быстрые термоциклы, и пластичность нихромовой ленты позволяет выдерживать многократные нагревы-охлаждения без образования трещин.
Благодаря возможности изготовления ленты небольшой толщины (до 2,5 мм) создаются гибкие ленточные нагреватели, которые размещают на стенках сушильных каналов, на внешней поверхности трубопроводов и аппаратов, а также в нагревательных плитах для поддержания температуры реакционных смесей. Плоская форма элемента упрощает контакт с поверхностью аппарата и улучшает теплопередачу по сравнению с точечным контактом проволоки. В ряде установок ленточные нагреватели используют в вакуумных запайщиках и упаковочном оборудовании для термосварки полимерных пленок, применяемых для упаковки химических реагентов. В этих условиях важны быстрые термоциклы, и пластичность нихромовой ленты позволяет выдерживать многократные нагревы-охлаждения без образования трещин.
Электронные системы управления
Помимо прямого использования в качестве нагревателей, ленты марки Х20Н80 и Х15Н60 применяются для изготовления элементов сопротивления – резисторов и реостатов, работающих при повышенных температурах. Такие элементы входят в состав систем управления мощностью, испытательных стендов, нагрузочных блоков для проверки электрооборудования производств, где требуется стабильное сопротивление при нагреве. Использование нихрома обеспечивает малое изменение сопротивления с температурой в заданном диапазоне и высокое долговременное постоянство характеристик.
В измерительной аппаратуре нихромовые сплавы применяются также в качестве материалов для термоэлектрических узлов и вспомогательных нагревательных элементов, поддерживающих изотермические условия в датчиках и анализаторах. Высокая термостойкость и коррозионная стойкость позволяют эксплуатировать такие элементы в контакте с агрессивными средами, что снижает необходимость частой замены и повышает надежность измерительных систем.
Бытовые электроприборы
Лента способна сохранять свою форму и прочность при длительном воздействии высоких температур в бытовых приборах, таких как духовые шкафы, стиральные машины, фены и другие устройства, где требуется равномерное распределение тепла и высокая долговечность в условиях эксплуатации при высоких температурах.
Плоская форма ленты обеспечивает равномерный нагрев большой площади при малой массе, что идеально для компактных ТЭНов и спиралей, применяемы в бытовых электроприборах. Например, при производстве духовых шкафов лента наматывается спиралью на керамические трубки, что позволяет экономить 10-15% энергии за счет высокой теплоотдачи. Тонкая лента (0,1-0,2 мм) в подошве утюга или спиралях фена дает точный терморежим 200-400°C и устойчива к вибрациям и сухому окислению. Перфорированная лента в ТЭНах бойлера, стиральной/посудомоечной машины нагревает воду до 95°C; перфорация усиливает конвекцию, продлевая ресурс до 7 лет в жесткой воде. В тостерах, запайщиках импульсный нагрев за 1-2 с в термоножах, а ширина 5а20 мм фокусирует тепло для резки пленки или пайки.
Аддитивные производства
Перспективной сферой применения нихромовой ленты из прецизионных металлов являются аддитивные производства (3D-печать металлов и пластиков), где лента служит вспомогательным нагревателем для стабилизации температуры и снижения энергозатрат. Например, для SLM-принтеров (селективное лазерное спекание) перфорированная нихромовая лента с отверстиями 0,5-1 мм может использоваться для подогрева порошка (нержавейка, Inconel) до 200-500°C, уменьшая термические напряжения и повышая плотность слоев на 20-30%. В FDM-принтера для пластиков лента шириной 20-50 мм под столом может поддерживать 60-120°C для адгезии PLA/ABS. В гибридных системах при спекании керамики или металлопорошков с помощью ленты формируются зональные нагреватели, снижая расход лазерной энергии, при этом выдерживая требуемое количество циклов.
Итоги
Нихромовые ленты марок Х20Н80 и Х15Н60 являются важнейшими конструкционными материалами для различного оборудования, обеспечивая долговременную и стабильную работу в условиях высоких температур и агрессивных сред.
Сочетание высокого электрического сопротивления, жаро- и коррозионной стойкости, а также пластичности делает их оптимальным выбором для сушильных установок, резистивных элементов систем управления, бытовых электронагревателей. Правильный выбор марки сплава и геометрии ленты с учетом температурного режима, атмосферы и требуемой мощности позволяет существенно увеличить ресурс оборудования и повысить энергоэффективность химико-технологических процессов.
Сочетание высокого электрического сопротивления, жаро- и коррозионной стойкости, а также пластичности делает их оптимальным выбором для сушильных установок, резистивных элементов систем управления, бытовых электронагревателей. Правильный выбор марки сплава и геометрии ленты с учетом температурного режима, атмосферы и требуемой мощности позволяет существенно увеличить ресурс оборудования и повысить энергоэффективность химико-технологических процессов.
Литература
ГОСТ 10994‐74 Сплавы прецизионные. Марки.
ГОСТ 12766.1-90 Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.2-90 Лента из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.3-90 Лист из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.4-90 Полоса из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.5-90 Лента плющеная из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 8803-89 Лист из жаростойких сталей и сплавов. Технические условия.
ТУ 14‐1‐4327‐87 Лист горячекатаный из сплава Х15Н60.
Молотилов Б. В. (под ред.). Прецизионные сплавы: Справочник. – М.: Металлургия, 1974. – 448 с.
Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.
Размещенный на сайте компании текст статьи являются авторскими, не является рекламой. Рис. 1 оригинальные фотографии продукции Техсплав. Рис. 2, 3, 4 использованы с ресурса Freepik
