Sélection des matériaux de raccord et des types de joints pour les cartouches chauffantes dans les environnements corrosifs

Les ingénieurs qui travaillent dans des usines chimiques et des usines de transformation des aliments doivent faire face à deux problèmes à la fois. Leurs systèmes de chauffage doivent être capables de gérer des produits chimiques agressifs, de la vapeur et des agents de nettoyage caustiques tout en maintenant la température idéale. Dans ce genre d’endroits, les cartouches chauffantes standard dotées de raccords simples tombent souvent en panne en quelques semaines. Ce n'est pas parce que l'élément chauffant grille, mais parce que les raccords se corrodent, que les joints s'usent ou que de l'humidité pénètre dans les connexions électriques.

Choisir le bon matériau pour les raccords qui seront utilisés en service corrosif commence par savoir quels produits chimiques seront présents dans la zone. L'acier inoxydable 304 est suffisamment solide pour résister aux produits chimiques doux, aux acides organiques et à la corrosion de l'air. La teneur en chrome de 18 % forme une couche d’oxyde passive qui protège le métal en dessous. Mais l’acier inoxydable 304 n’est pas bon pour l’eau salée, la saumure ou les produits chimiques contenant du chlore car il est attaqué par le chlorure.

L'acier inoxydable 316 résiste mieux au chlorure et peut supporter des conditions chimiques plus dures car il contient du molybdène. Cette qualité peut supporter le contact avec de l'acide sulfurique, de l'acide phosphorique et des solutions salines qui endommageraient l'acier inoxydable 304. Le coût supplémentaire du matériau n’en vaut pas la peine, comparé au coût de remplacement du radiateur et au temps perdu en production pour des applications importantes.

L'Incoloy 800 et d'autres alliages de nickel-fer-chrome fonctionnent mieux que les autres alliages en termes de résistance chimique extrême ou de résistance à l'oxydation à haute-température. Ces matériaux restent solides et résistent à la rouille même lorsque la température dépasse 1 400 degrés Fahrenheit. Cela les rend parfaits pour le traitement chimique à des températures élevées ou dans des situations avec beaucoup d’oxydation. Les radiateurs fabriqués avec des gaines en Incoloy et des raccords en acier inoxydable peuvent gérer des situations qui pourraient endommager les unités ordinaires.

Les raccords en laiton sont bon marché et fonctionnent bien dans de nombreuses situations, mais ils ne fonctionnent pas bien dans les endroits où ils peuvent se corroder. Le laiton peut rapidement se briser sous l’effet d’une contrainte en présence d’ammoniac et de composés d’ammonium. Les raccords en laiton terniront et finiront par être endommagés par des produits chimiques contenant du soufre-. L'eau qui coule rapidement peut dégrader le laiton en éliminant le zinc, laissant une structure en cuivre faible et se décomposant. En raison de ces limites, le laiton ne peut être utilisé que dans des environnements de service doux où il n'est pas exposé à de nombreux produits chimiques.

Choisir le bon joint d’étanchéité est tout aussi important pour survivre dans un environnement corrosif. Le joint empêche les fluides de traitement de pénétrer à l'intérieur du réchauffeur, où ils pourraient court-circuiter l'élément de résistance et l'isolation en oxyde de magnésium. L'enrobage époxy standard à basse température-, qui peut supporter des températures allant jusqu'à environ 266 degrés Fahrenheit, est idéal pour les situations qui ne deviennent pas trop chaudes. L'époxy constitue une barrière solide et résistante aux produits chimiques-qui adhère bien aux surfaces métalliques.

L'enrobage époxy-à haute température peut supporter des températures allant jusqu'à environ 450 degrés Fahrenheit tout en restant résistant aux produits chimiques. Ce matériau convient aux utilisations où l'extrémité du fil devient chaude en raison de la conduction thermique le long de la gaine ou de la proximité de la zone chauffée. Le compromis est que la résistance à l'humidité est un peu inférieure à celle des formulations à basse température, mais elle est toujours suffisante pour la plupart des utilisations industrielles.

L'empotage avec du caoutchouc de silicone est flexible et peut supporter des températures allant jusqu'à 450 degrés Fahrenheit. Les propriétés élastomères du silicone le rendent plus capable de gérer les cycles de température et les vibrations mécaniques que les compositions époxy rigides. Les joints en silicone fonctionnent bien contre l'eau et les produits chimiques légers, mais les acides et solvants forts peuvent décomposer la substance. Le silicone fonctionne souvent mieux que les matériaux d'enrobage plus durs dans les situations où il y a beaucoup de chocs thermiques ou de contraintes mécaniques.

Le vernis silicone sur les pots en ciment peut supporter les températures les plus élevées, jusqu'à 1 000 degrés Fahrenheit pendant de longues périodes. Ce joint à base de céramique-peut gérer les cycles de température, l'oxydation et presque toutes les conditions chimiques, à l'exception des acides et bases forts. L'enrobage du ciment est dur et cassant, ce qui le rend moins utile pour les applications où il y a beaucoup de vibrations ou de flexions à la sortie du fil. Cependant, c'est le meilleur choix pour un service fixe à haute-température.

Les joints hermétiques constituent le meilleur choix pour les applications où l’humidité est très importante. Ces joints utilisent une technologie de brasage qui relie le verre au métal ou la céramique au métal pour garantir qu'aucune humidité ne puisse passer. Les radiateurs dotés de joints hermétiques peuvent rester longtemps dans l'eau ou la vapeur à haute pression-sans être endommagés, ce qui se produirait avec un empotage régulier. En raison de leur coût élevé et de leur processus de fabrication complexe, les joints hermétiques ne peuvent être utilisés que dans des situations où le coût d'une défaillance en vaut la peine.