Mécanisme de résistance aux chocs thermiques d'un tuyau composite revêtu de céramique

La bonne résistance aux chocs thermiques de tuyaux composites revêtus de céramique est attribuée aux propriétés matérielles de leur couche de revêtement en céramique. Les matériaux céramiques, tels que l'alumine et le nitrure de silicium, ont généralement des points de fusion élevés, une conductivité thermique élevée, un faible coefficient de dilatation thermique et une bonne stabilité thermique. Ces caractéristiques permettent aux matériaux céramiques de conserver des propriétés physiques et chimiques stables à haute température et ne sont pas sujets aux transitions de phase ou à la décomposition.
Conception solide
La conception structurelle des tuyaux composites à revêtement céramique constitue également une garantie importante pour leur résistance aux chocs thermiques. Le pipeline se compose généralement d'une structure à trois couches composée d'une couche de revêtement en céramique, d'une couche de transition et d'un substrat de tuyau en acier. Cette conception structurelle permet non seulement d'obtenir une liaison étroite entre la céramique et les métaux, mais atténue également efficacement la contrainte thermique provoquée par la différence de coefficient de dilatation thermique entre la céramique et les métaux via une couche de transition. Plus précisément, la couche de transition est généralement constituée de matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique similaires à ceux de la céramique et des métaux, tels que des couches d'alliage à base de nickel ou des couches de matériaux composites à gradient qui peuvent fournir des effets tampons lors des changements de température, notamment la concentration et la transmission des contraintes thermiques.
Gestion du stress thermique
La contrainte thermique est un changement de contrainte provoqué par des différences de température à l’intérieur et à l’extérieur des canalisations ou par des changements de température du fluide. Pour réduire l'impact des contraintes thermiques sur les canalisations, les mesures suivantes peuvent être prises :
Optimisation de l'épaisseur de paroi du pipeline : une conception d'épaisseur de paroi raisonnable peut réduire les contraintes thermiques provoquées par les changements de température. Bien que des parois de tuyaux plus épaisses puissent offrir une meilleure résistance mécanique, elles peuvent également augmenter l’accumulation de contraintes thermiques.
Utilisation de dispositifs de compensation thermique : L'installation de dispositifs de compensation thermique tels que des tuyaux ondulés, des joints de dilatation, etc. dans le système de canalisations peut fournir un certain espace d'expansion lorsque le changement de température, préalable ainsi la concentration et la transmission des contraintes thermiques.
Contrôler la température du fluide : essayez de maintenir la stabilité de la température du fluide et évitez les changements brusques de température qui pourraient avoir un impact sur le pipeline. Dans les situations où la température du fluide change de manière significative, des mesures telles que le préchauffage et le refroidissement lent peuvent être prises pour réduire l'impact du stress thermique.