በኢንዱስትሪ ቧንቧዎች ውስጥ የተደበቀው 'እጅግ በጣም ጠንካራ ጋሻ'፡ የሲሊኮን ካርቦይድ አለባበስን የሚቋቋም የቧንቧ መስመሮች ምስጢር

የማዕድን ማውጫው የጅራት ዝቃጭ በከፍተኛ ፍጥነት የቧንቧ መስመርን ሲጎዳ፣ በብረታ ብረት አውደ ጥናት ውስጥ ያለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ዝቃጭ ውስጠኛውን ግድግዳ ማጠብ ሲቀጥል፣ እና በኬሚካል አውደ ጥናቱ ውስጥ ያለው ጠንካራ የአሲድ መፍትሄ የቧንቧ ግድግዳውን በየቀኑ ሲያበላሽ - ተራ የብረት ቧንቧዎች ከጥቂት ወራት በኋላ ብዙ ጊዜ ይፈሳሉ። ነገር ግን በእንደዚህ አይነት "የኢንዱስትሪ መንጽሔ" ውስጥ ምንም ጉዳት ሳይደርስበት ሊቆይ የሚችል የቧንቧ መስመር አይነት አለ፣ እና እሱከሲሊኮን ካርቦይድ የተሰራ የመልበስ መቋቋም የሚችል ቧንቧእንደ ዋና ቁሳቁስ። ይህ ተራ የሚመስለው የኢንዱስትሪ አካል ምን ዓይነት የቁሳዊ ብልህነት ይደብቃል?
ከብረት የበለጠ ግትር የሆነ የቁሳቁስ ኮድ
የሲሊኮን ካርቦይድ ታሪክ የጀመረው በ19ኛው ክፍለ ዘመን መጨረሻ ላይ ሳይንቲስቶች ሰው ሰራሽ አልማዝ ለማምረት ሲሞክሩ ይህንን ጠንካራ ውህድ በድንገት ሲያገኙት ነው። በተፈጥሮ ውስጥ እጅግ በጣም አልፎ አልፎ የሚገኝ ሲሆን "ሞይሳኒት" በመባል ይታወቃል፣ ዛሬ በኢንዱስትሪ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ሲሊኮን ካርቦይድ ግን ሙሉ በሙሉ ማለት ይቻላል የአርቲፊሻል ውህደት ውጤት ነው።
የሲሊኮን ካርቦይድ ቧንቧዎችን "ለማምረት የሚቋቋሙ" ለማድረግ ሚስጥሩ የሚገኘው ልዩ በሆነው ማይክሮስትራክቸራቸው ውስጥ ነው። በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ ስር፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታሎች ከአልማዝ ጋር የሚመሳሰል ባለአራት ማዕዘናት መዋቅር ያሳያሉ፣ እያንዳንዱ የሲሊኮን አቶም በአራት የካርቦን አቶሞች በጥብቅ የተከበበ ሲሆን የማይሰበር የኮቫለንት ትስስር መረብ ይፈጥራል። ይህ መዋቅር ከአልማዝ ቀጥሎ ሁለተኛ ደረጃ ጥንካሬ ይሰጠዋል፣ የሞህስ ጥንካሬ 9.5 ሲሆን፣ ይህም ማለት የኳርትዝ አሸዋ ቀጣይነት ያለው መሸርሸር (የሞህስ ጥንካሬ 7) ዱካዎችን መተው አስቸጋሪ ነው ማለት ነው።
በጣም አልፎ አልፎ የሚታየው ነገር ሲሊከን ካርቦይድ ጠንካራ ብቻ ሳይሆን ለከፍተኛ የሙቀት መጠንም ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው መሆኑ ነው። በ1400 ℃ ከፍተኛ የሙቀት መጠን፣ አሁንም የተረጋጋ የሜካኒካል ባህሪያትን መጠበቅ ይችላል፣ ይህም እንደ በብረት ብረት ፍንዳታ ምድጃዎች ውስጥ የድንጋይ ከሰል ዱቄት ማጓጓዝ እና በሙቀት ኃይል ማመንጫ ውስጥ የቦይለር ስላግ ፈሳሽ ባሉ ከፍተኛ የሙቀት ሁኔታዎች ውስጥ በጥሩ ሁኔታ እንዲሠራ ያደርገዋል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ ለአብዛኞቹ አሲዶች እና አልካላይስ መሸርሸር "ተከላካይ" ነው፣ እና ይህ የዝገት መቋቋም በተለይ በኬሚካል ኢንዱስትሪ ውስጥ ባሉ ጠንካራ የአሲድ ማስተላለፊያ ቧንቧዎች ውስጥ ውድ ነው።

የቧንቧ መስመርን ዕድሜ በአስር እጥፍ ለማሳደግ የዲዛይን ፍልስፍና
ቀላል ጥንካሬ ውስብስብ የኢንዱስትሪ አካባቢዎችን ለመቋቋም በቂ አይደለም። ዘመናዊ የሲሊኮን ካርቦይድ መልበስን የሚቋቋሙ የቧንቧ መስመሮች የበለጠ ብልህ የሆኑ የተዋሃዱ መዋቅሮችን ይጠቀማሉ፡ ብዙውን ጊዜ የውጪው ንብርብር መዋቅራዊ ድጋፍ የሚሰጥ ተራ የካርቦን ብረት ነው፣ ውስጠኛው ሽፋን የሲሊኮን ካርቦይድ የሴራሚክ ሽፋን ነው፣ እና አንዳንድ የቧንቧ መስመሮች አጠቃላይ ጥንካሬን ለማሻሻል ከውጭ በኩል ፋይበርግላስን ይጠቀለላሉ። ይህ ዲዛይን የሲሊኮን ካርቦይድ የመልበስ መቋቋምን ጥቅም ብቻ ሳይሆን የሴራሚክ ቁሳቁሶችን መሰባበርንም ይካሳል።
መሐንዲሶችም የተለያዩ የቧንቧ መስመሮችን የመልበስ ደረጃ ላይ በመመስረት "የተለየ ዲዛይን" ያካሂዳሉ። ለምሳሌ፣ የክርኑ ውጫዊ ቅስት በጣም የተበላሸ ከሆነ፣ ወፍራም የሲሊኮን ካርቦይድ ሽፋን ጥቅም ላይ ይውላል፤ በውስጠኛው ቅስት ላይ ያለው አለባበስ በአንጻራዊነት ቀላል ከሆነ፣ ዘላቂነትን ለማረጋገጥ እና የቁሳቁስ ብክነትን ለማስወገድ በአግባቡ ቀጭን መሆን አለበት።
የሪአክሽን ሲንቴሪንግ ቴክኖሎጂ አተገባበር የሲሊኮን ካርቦይድ ቧንቧዎችን የበለጠ ፍጹም ያደርገዋል። የሙቀት መጠንን እና የጥሬ እቃ ጥምርታን በትክክል በመቆጣጠር፣ ቁሱ ከዜሮ ቀዳዳ ጋር ጥቅጥቅ ያለ ሁኔታ ሊያገኝ ይችላል፣ የግራፋይት ክፍሎችን በማስተዋወቅ እራሱን የሚያለሰልስ ንብርብር ይፈጥራል። ፈሳሹ የቧንቧ መስመርን ሲያጸዳ፣ የግራፋይት ንብርብር የመከላከያ ፊልም ይፈጥራል፣ ይህም የግጭት ኮፊሸንትን የበለጠ ይቀንሳል፣ ለምሳሌ በቧንቧ መስመር ላይ "የቅባት ጋሻ" ማስቀመጥ።
ከኢንዱስትሪ የደም መስመር ወደ አረንጓዴ የወደፊት ጊዜ
እንደ የሙቀት ኃይል፣ የማዕድን ቁፋሮ፣ የብረታ ብረት እና የኬሚካል ኢንጂነሪንግ ባሉ ከባድ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ የቧንቧ መስመር ስርዓቶች እንደ "የኢንዱስትሪ የደም መስመር" ናቸው፣ እና አስተማማኝነታቸው በቀጥታ ከምርት ደህንነት እና ቅልጥፍና ጋር የተያያዘ ነው። ባህላዊ የብረት ቱቦዎች ብዙውን ጊዜ በጠንካራ የመልበስ አካባቢዎች በ3 ወራት ውስጥ መተካት ያስፈልጋቸዋል፣ የሲሊኮን ካርቦይድ መልበስን የሚቋቋሙ ቧንቧዎች የአገልግሎት ዘመን ከ10 እጥፍ በላይ ሊራዘም ይችላል፣ ይህም የእረፍት ጊዜ ጥገና ድግግሞሽን በእጅጉ ይቀንሳል።
ይህ ለረጅም ጊዜ የሚቆይ ባህሪም ከፍተኛ የአካባቢ ጥቅሞችን ያስገኛል። የቧንቧ መስመር መተካትን መቀነስ ማለት የብረት ፍጆታን መቀነስ ማለት ሲሆን በምርት ሂደት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ የላቁ የማቅለጫ ቴክኖሎጂዎች (እንደ ESK ዘዴ ያሉ) ለኃይል ማመንጫ የሚሆን የቆሻሻ ጋዝ መልሶ ማግኘት ይችላሉ፣ ይህም የኃይል አጠቃቀምን በ20% ይጨምራል። እንደ ሊቲየም ባትሪ ማምረት እና የአካባቢ ጥበቃ መሳሪያዎች ባሉ አዳዲስ መስኮች፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ቧንቧዎች ዝገት እና የመልበስ መቋቋምም ጠቃሚ ሚና እየተጫወቱ ነው።
ስለ ኢንዱስትሪ እድገት ስንነጋገር፣ ብዙውን ጊዜ በእነዚያ አስደናቂ የከፍተኛ ቴክኖሎጂ ምርቶች ላይ እናተኩራለን፣ ነገር ግን እንደ ሲሊኮን ካርቦይድ የሚለብሱ ቱቦዎች ያሉ “ከትዕይንቱ በስተጀርባ ያሉ ጀግኖችን” በቀላሉ እናስተውላለን። የዘመናዊ ኢንዱስትሪን ቀልጣፋ አሠራር የሚደግፉ የመሠረታዊ ቁሳቁሶችን ባህሪያት ከፍ የሚያደርገው ይህ ፈጠራ ነው። ከማዕድን ማውጫዎች እስከ ፋብሪካዎች፣ ከከፍተኛ ሙቀት ምድጃዎች እስከ ኬሚካል አውደ ጥናቶች፣ እነዚህ ጸጥ ያሉ ‘እጅግ ጠንካራ ጋሻዎች’ በራሳቸው መንገድ የኢንዱስትሪ ምርት ደህንነት እና ዘላቂነት አስተዋጽኦ እያደረጉ ነው።