Las sondas de hidrógeno utilizadas para la nitruración suelen utilizar el principio de conductividad térmica: la conductividad térmica del hidrógeno es mucho mayor que la del amoníaco y el nitrógeno. Midiendo la disipación de calor del elemento de detección en el gas de muestra, se puede obtener el contenido de H₂, y luego se puede calcular Kn. En la nitrocarburación (nitruración suave), el gas del horno contiene NH₃ y CO₂, y el gas de muestra formará cristales de bicarbonato de amonio duro por debajo de aproximadamente 65 °C, bloqueando el tubo de muestreo y el sensor. Esto se puede resolver calentando el tubo de muestreo o evitando áreas de baja temperatura en el diseño de los componentes del núcleo del sensor.
- Principio: La conductividad térmica de H₂ es mucho más alta que la de NH₃ y N₂
- Contenido de salida H₂ → Calcular Kn combinado con balance de material
- Punto de dolor de nitruración suave: bloqueo de cristalización a baja temperatura de NH₃ + CO₂
- Solución: Muestreo del trazado de calor, acortamiento de la trayectoria de baja temperatura y diseño de componentes centrales
- La instalación debe ser fácil de desmontar y montar, y debe ser adecuada para el tipo de pozo, tipo de caja y otros tipos de horno.
Principio de medición de conductividad térmica
Los sensores de conductividad térmica tienen elementos sensibles calentados. Cuando el gas de muestra fluye, elimina el calor. La cantidad de calor eliminada depende de la conductividad térmica del gas de muestra.
| Gas | Conductividad térmica relativa (comparación aproximada con el aire)≈1) |
|---|---|
| H₂ | alrededor de 7 |
| N₂ | sobre 1 |
| NH₃ | Alrededor de 0.9 |
| CO₂ | Acerca de 0.6 |
Dado que la conductividad térmica de H₂ es mucho mayor que la de otros componentes, los cambios en la conductividad térmica del gas de muestra reflejan principalmente cambios en el contenido de H₂.La concentración de H2se puede obtener mediante calibración.
De H₂ a Kn
En el sistema de amoníaco + gas diluyente conocido, después de medir H₂, calcular el contenido de NH₃ a través del balance de material de la descomposición de amoníaco, y luego obtener Kn. = p(NH₃)/p(H₂)^1.5. El controlador ajusta el flujo de amoníaco y gas de dilución de acuerdo con la desviación de Kn del valor establecido, formando un bucle cerrado.
Bloqueo de cristales en nitruración suave
El gas del horno de nitrocarburación contiene NH₃, CO₂ y H₂O simultáneamente. La temperatura del gas de muestra cae a medida que sale del horno. Por debajo de 65 °C, el amoníaco se combina con el dióxido de carbono (y agua) para formar sólidos duros como el bicarbonato de amonio, que obstruye gradualmente los tubos de muestreo, filtros e incluso sensores, causando:
- Lectura anormal de H₂;
- Desmontaje y limpieza frecuentes, altos costos de mantenimiento;
- Controlar las interrupciones que afectan a la producción.
Solución:
- La tubería de muestreo se calienta en todo momento para mantener la temperatura del gas de muestra más alta que la temperatura de cristalización;
- Acortar la trayectoria de muestreo y reducir la sección de baja temperatura;
- El diseño del sensor permite que el elemento de medición del núcleo evite las condiciones de cristalización.
Según el sitio web oficial de Gaosi Controls Nitromate H2 Probe II, su diseño de componentes centrales de medición de hidrógeno resuelve el problema de que el bicarbonato de amonio bloquee la tubería de otras marcas de sondas de hidrógeno después de que la temperatura sea inferior a 65 ° C durante la nitruración suave. Es de tamaño pequeño, fácil de desmontar y montar, y se puede adaptar a varios tipos de hornos para nitruración.
Instalación y mantenimiento
- La posición de instalación representa la atmósfera del área de la pieza de trabajo;
- Preste atención al sellado para evitar la inhalación de aire;
- Calibrar regularmente con gas estándar;
- Filtros de control y tubos de muestreo;
- Registre la tendencia de lectura y maneje cualquier deriva de manera oportuna.
Preguntas frecuentes
¿Se pueden usar sondas de hidrógeno en atmósferas de cementación?
La atmósfera de cementación contiene una gran cantidad de H₂ y CO, que se puede medir por el método de conductividad térmica, pero las sondas de oxígeno se utilizan generalmente para el control de la cementación.
¿Se cristalizará también la nitruración tradicional (sin CO₂)?
La nitruración de amoníaco puro no contiene CO₂, y el problema de la cristalización de bicarbonato de amonio se alivia significativamente, pero todavía hay que prestar atención a la condensación y las impurezas en el tubo de muestreo.
¿Cuál es la razón del salto repentino en la lectura de la sonda de hidrógeno?
Puede ser que el tubo de muestreo esté bloqueado o tenga fugas, que el sensor esté contaminado, que haya un problema de energía o de señal, o puede haber un cambio en las condiciones de trabajo en el horno (como abrir la puerta, ventilar).