5 causas comuns de falha refratária e como corrigi-las

Oct 25, 2023

NOTA: O patrocinador deste conteúdo pode entrar em contato com você com mais informações sobre este tópico. Clique aqui para optar por não compartilhar seu endereço de e-mail com este patrocinador. (Este link não cancelará sua inscrição em nenhuma outra lista de e-mail da BIC).

Todos os aquecedores de processo operam em altas temperaturas e são construídos com tubos de processo dentro de um invólucro revestido de refratário, que é aquecido pelo calor radiante da queima de gás ou, menos comumente, da queima de óleo.

Revestimentos refratários são isolantes e minimizam a perda de calor, tornando-os essenciais para reter o ambiente de alta temperatura. No entanto, quando submetido a altas temperaturas, o refratário pode se deteriorar e potencialmente levar à falha se o trabalho de correção não for realizado.

Os tipos de revestimento refratário incluem fibra cerâmica refratária, tijolo e moldável ou concreto. Se a falha refratária resultar em uma parada não planejada, pode custar às fábricas mais de US$ 1 milhão por dia em perda de produção.

É benéfico conhecer as causas mais comuns de falha em refratários, como inspecionar aquecedores ou fornos em busca de danos e os métodos de reparo de refratários on-line sem a necessidade de interromper a operação normal. A seguir estão as causas comuns de falha refratária.

1. Deterioração devido ao tempo de serviço

À medida que os revestimentos refratários envelhecem, suas propriedades físicas mudam. O ambiente de alta temperatura causa alterações microestruturais nos aglutinantes dentro dos materiais, levando a uma perda de superfície ou resistência interna. Se o material refratário suportar uma carga compressiva, como tijolos ou revestimentos moldáveis, isso pode levar a uma falha local ou generalizada.

Se o refratário estiver sujeito ao impacto da chama, o que é comum em muitas aplicações de paredes radiantes, a vida útil será menor.

Em aquecedores a óleo, a deterioração do refratário é acelerada por agentes corrosivos nos produtos de combustão. Felizmente, existem poucos casos em que a queima de óleo é usada agora.

2. Materiais refratários incompatíveis

Uma combinação de materiais refratários é uma característica comum em aquecedores de queima. Aberturas como portas geralmente usam material de fibra e tijolo, e miras peep podem usar IFB, concreto ou módulos de fibra.

Um projeto padronizado usando diferentes materiais pode ser desafiador, pois cada material tem propriedades variadas em altas temperaturas. Portanto, os revestimentos refratários podem ser danificados, deixando a casca exposta a gases de combustão quentes e causando pontos quentes.

Para diminuir o risco de materiais refratários incompatíveis, é uma boa ideia trabalhar em estreita colaboração com o fornecedor de refratários para garantir que materiais comparáveis ​​sejam usados ​​ao redor das aberturas.

3. Perda de suporte

Todos os tipos de revestimentos refratários são fixados e suportados pelo invólucro de aço externo do aquecedor acionado. O suporte convencional é fornecido por um sistema de ancoragem, que é soldado à carcaça.

Frequentemente, a junta soldada entre o casco e a âncora é comprometida pela corrosão e o suporte é perdido. A corrosão é causada por gases de combustão quentes que penetram através do revestimento refratário e condensam ao atingir o invólucro mais frio. O ambiente local é ideal para rápida oxidação ou corrosão do ponto mais fraco: a solda.

Uma vez perdido o suporte, tijolos individuais, módulos, etc. podem cair, deixando a casca de metal exposta, o que cria um efeito dominó e a falha do revestimento refratário adjacente.

Em uma fábrica na Europa, um ponto quente foi descoberto no duto de transição entre as seções radiante e de convecção de um CCR Platformer. Nesse caso, a falha da manta de fibra cerâmica do telhado deixou a casca exposta aos gases quentes da combustão. Isso fez com que a temperatura externa do invólucro excedesse 1040°F (560°C).

Para evitar o superaquecimento do invólucro até a falha, a taxa de produção do CCR Platformer teve que ser reduzida, resultando em uma perda de produção de mais de $ 400.000 por dia.

A fábrica usou o serviço de reparo de refratários a quente da Hot-tek para corrigir o problema até a próxima parada planejada. Esse serviço é discutido com mais detalhes posteriormente neste whitepaper.