2017 TRATER - TRATTAMENTI TERMICI INDUSTRIALI - MILANO

MISURE DI TEMPERATURA

TRATER ha acquisito negli anni una esperienza imparagonabile nella misura delle temperature durante i trattamenti termici in forno. Ha selezionato i migliori materiali a seconda delle temperature, le migliori attrezzature per avere segnali non affetti da disturbi e, grazie ai più di 1500 trattamenti termici eseguiti ogni anno nei suoi 12 forni, ha aquisito grandissima sensibilità nell'individuare le geometrie più critiche e i punti più difficili da scaldare per ogni manufatto, siano essi scambiatori di calore da centinaia di tonnellate, apparecchi a pressione o carpenterie.

Trater ha investito in software e sistemi capaci di gestire centinaia di termocoppie contemporaneamente posizionate in ogni forno, in modo da fornire all'operatore in modo immediato la distribuzione delle temperature sui manufatti e la relativa dilatazione delle superfici, per scongiurare ricalcature e deformazioni plastiche dei componenti, che comportano accorciamenti della vita dei manufatti per effetto dello stress corrosion cracking.

TRATER consuma ogni anno centinaia di chilometri di termocoppie per garantire manufatti correttamente trattati. Dispone di personale addetto 24ore su 24 al monitoraggio dei cicli termici. Non si eseguono cicli termici non presenziati.

TRATER mette a disposizione della pregiata clientela questo servizio anche per il monitoraggio di cicli termici condotti presso altre aziende.

Tecnica di misura

Il metodo più valido per il controllo e la misura della temperatura durante i trattamenti termici  effettuati in forno si basa sull’utilizzo delle termocoppie. Altri sistemi, sicuramente validi per altri processi, possono facilmente introdurre errori di rilevamento di entità sufficientemente elevata da pregiudicare il risultato del trattamento stesso.

E’ poco indicata, per esempio, la misura della temperatura mediante misuratori ad infrarossi per i problemi connessi con la riflettività dei materiali trattati, dipendente dalle condizioni della superficie del manufatto, variabile durante il ciclo termico (formazione di ossidi schermanti).

Sono utilizzabili vari tipi di termocoppie  che si differenziano per la loro geometria, temperatura di utilizzo e metodo di fissaggio ai pezzi.

Le termocoppie in guaina sono impiegate per trattamenti ad alta temperatura e/o forte turbolenza dei gas caldi. Sono realizzate per trafilatura, con i due conduttori isolati in ossido minerale e la guaina di protezione esterna in inconel o acciaio inossidabile AISI 310.

Le termocoppie con isolamento in fibra sono di utilizzo molto pratico e realizzate, invece, con i due conduttori isolati in calza di fibra resistente alla temperatura.

In relazione al loro tipo di isolamento possono essere impiegate fino alla temperatura di 1200°C e presentano, come caratteristica peculiare, il fatto che, normalmente, sono impiegate in modalità monouso.

La loro fornitura è in matasse, distinte per lotto di fabbricazione e di facile rintracciabilità, da cui si ricavano le singole termocoppie, di lunghezza variabile e idonea a raggiungere tutte le parti del manufatto su cui misurare la temperatura. Al termine di ciascun trattamento, il filo utilizzato viene rottamato (usa e getta).

I due tipi di termocoppie indicate si differenziano anche per le modalità di fissaggio:

  • le termocoppie in guaina necessitano di un fissaggio meccanico tramite dado e bullone, scanalato e saldato al pezzo da trattare;

  • le termocoppie con isolamento in fibra sono fissate al pezzo mediante scarica capacitiva in accordo alla Codice ASME VIII, Div. 1 – 2.

Trater dispone di un numero elevatissimo di termocoppie in guaina (circa 300), correntemente calibrate, di lunghezza fino a venti metri e sempre pronte all’utilizzo in impianto.

Acquista, inoltre, migliaia di metri al mese di filo per termocoppie usa e getta, di vario tipo per diverse temperature.

La disposizione delle termocoppie sui manufatti

Solo una corretta posizione delle termocoppie, a contatto dei manufatti, nei punti più critici, garantirà un efficace controllo della temperatura e la buona riuscita del trattamento. La sola misura dell’aria del forno non è sufficiente e conduce ad inevitabili fallimenti.

 

In generale, le termocoppie dovranno essere posizionate sul pezzo secondo i seguenti criteri:

  • sul massimo e minimo spessore

  • sugli spessori intermedi

  • nella parte superiore e inferiore del pezzo

  • sui fianchi del pezzo

  • all’interno delle camere chiuse accessibili, quando gli spessori superano i 50 mm

  • su zone, sezioni, appendici ed altri particolari che possono essere di specifico interesse o geometricamente differiscono dal resto del manufatto.

 

Altri fattori devono essere attentamente valutati per posizionare un  numero adeguato di termocoppie da utilizzare per il controllo di un ciclo termico e ogni singolo caso è studiato e approfondito dal nostro Ufficio Tecnico, in relazione:

  • al tipo di trattamento da eseguire;

  • alla complessità geometrica, alle dimensioni e al peso  del manufatto da trattare;

  • alle caratteristiche del forno utilizzato (tipologia e numero dei bruciatori e delle zone controllate automaticamente)

  • al posizionamento del pezzo all’interno del forno stesso.

 

Nel caso del trattamento contemporaneo di più manufatti con la stessa geometria e massa, è possibile suddividere le termocoppie su più pezzi applicando i parametri precedentemente esposti alla carica del forno.

Per i trattamenti dei manufatti più complessi, come per esempio, nel trattamento degli scambiatori a piastre fisse o nel caso di particolari materiali, Trater predispone nei punti più critici termocoppie doppie, con funzione di back-up in caso di guasto.

 

La registrazione della temperatura

In Trater, la registrazione della temperatura è continua e automatica per tutto il ciclo termico.

Si effettua con registratori a più punti di lettura con traccia scritta o tramite acquisitori in grado di registrare tutto il ciclo termico e riprodurlo in stampa grafica o numerica.

I dati rilevati sono utilizzati dall’operatore addetto al controllo del trattamento per verificare che, durante il ciclo, non si stiano verificando anomalie in grado pregiudicare il risultato del trattamento. Sono infine utilizzati come documentazione finale del lavoro eseguito (diagramma tempo/temperatura).

Per il controllo di cicli termici particolarmente complessi da adottarsi su apparecchi molto delicati, con un numero elevatissimo di termocoppie (fino a 72 punti di registrazione), i nostri tecnici informatici hanno messo a punto un particolare software per la gestione contemporanea di tutte le letture, in grado di indicare in tempo reale all’operatore addetto al controllo del trattamento, l’andamento del ciclo termico, calcolare i massimi scostamenti di temperatura per confrontarli con quelli ammissibili e calcolare le distribuzioni medie della temperatura su parti del manufatto (ad esempio negli scambiatori: la temperatura media del mantello, la temperatura media del fascio tubiero, la temperatura media di ogni piastra tubiera, ecc...).

 

Il diagramma tempo temperatura

Ciascun diagramma riporta il numero identificato del trattamento, della data di esecuzione e i dati identificativi dei manufatti trattati. Sono specificati inoltre il numero e il tipo di termocoppie utilizzate, la loro classe di precisione, la scala del tempo e della temperatura oltre alla firma del Responsabile Tecnico del trattamento.

 

La taratura delle apparecchiature

Come visto, un’idonea disposizione delle termocoppie sui pezzi da trattare e una valida registrazione del ciclo termico garantiranno un affidabile controllo della temperatura di trattamento; non potremo tuttavia avere risultati attendibili se le attrezzature termometriche utilizzate non sono in grado di fornire una sufficiente precisione o se sono soggette a variare le proprie misurazioni nel tempo.

Per questo motivo, in Trater, tutte le apparecchiature termometriche sono tarate prima del loro utilizzo in impianto e periodicamente, in relazione alle condizioni d’uso.

Una volta costruita (o acquistata) una termocoppia è soggetta, nel tempo, a perdere la propria precisione per svariati fattori quali:

  • l’alternanza dei cicli termici;

  • le alte temperature;

  • la contaminazione ambientale;

  • gli stress meccanici.

 

Questi fattori, cambiando le caratteristiche dei materiali, variano il potere termoelettrico e, di conseguenza, la misura.

E’ molto difficile stimare in linea generale la vita di una termocoppia, in quanto essa dipende da svariati fattori, anche non prevedibili, come nel caso degli stress di tipo meccanico.

E’ meglio, tuttavia, non lasciare intercorrere un periodo troppo lungo tra una taratura e la successiva, per non incorrere in errori di misura in un numero elevato di trattamenti.

In Trater eseguiamo una taratura semestrale per le termocoppie tipo K in guaina a riutilizzo e la taratura trimestrale dei registratori.

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