Avec Craig Moller, ingénieur en chef, Brad Stewart, responsable de l'ingénierie des logiciels et des commandes, et Steve Hartenberger, chef de produit pour les rénovations électriques.
La vapeur d'eau est omniprésente. Même par une journée d'hiver froide et sèche dans le nord de l'Illinois, il y a de la vapeur d'eau dans l'air. Nous mesurons la vapeur d'eau ambiante en calculant le point de rosée : la température à laquelle l'air doit être refroidi pour atteindre une humidité relative de 100% à une pression constante donnée.
Ainsi, lorsque la température atteint 10° F au milieu de l'hiver et que le météorologue local annonce un point de rosée de -7° F, cela signifie que, si les températures nocturnes suivent leur tendance habituelle et que la pression atmosphérique reste constante, on peut s'attendre à ce que de l'eau se précipite hors de l'atmosphère. Cela peut entraîner la formation de brouillard ou de givre sur les surfaces froides si la température descend en dessous de -7° F.
"Un point de rosée de -7° F serait très mauvais pour un gaz de remblayage", explique Craig Moller, ingénieur en chef chez Ipsen. "C'est une teneur en eau trop élevée. Lorsque nous contrôlons des gaz de process comme l'argon, nous recherchons généralement des points de rosée entre -60° F et -100° F."
Les températures élevées et les basses pressions à l'intérieur d'un four à vide peut décomposer les molécules d'eau en leurs éléments constitutifs, l'hydrogène et l'oxygène. Si l'oxygène est introduit dans un processus de traitement thermique, il peut provoquer une décoloration ou une oxydation des pièces, ainsi que des dommages à la zone chaude.
Surveillance du point de rosée des gaz de process
Capteurs de point de rosée peut jouer un rôle important dans la protection des fours et des pièces contre la vapeur d'eau qui pénètre dans la chambre par des fuites dans les systèmes de gaz de traitement.
Les capteurs de point de rosée sont généralement installés en ligne avec un gaz de traitement, comme l'argon ou l'azote. Le capteur vérifie la présence et la concentration de vapeur d'eau dans le flux juste avant que le gaz de traitement ne pénètre dans la chambre à vide. Le capteur est connecté à un hygromètre à affichage numérique qui peut fournir des sorties d'alarme analogiques, numériques et à double relais. Les capteurs de point de rosée peuvent fournir des informations précises tant que le gaz circule, que ce soit à haute pression ou à faible débit. Les capteurs peuvent être configurés pour fournir une lecture pour une inspection manuelle, ou avec un suivi actif grâce à une intégration avec le PLC et le logiciel de contrôle du four, de sorte que les tendances peuvent être enregistrées et que des alertes peuvent être générées.
"Lorsqu'il s'agit de nos clients de l'aérospatiale, nombre de leurs recettes spécifient que certains gaz de traitement et de trempe doivent être très purs. Lorsqu'ils commandent des gaz de traitement comme l'argon, plus le gaz est sec, plus le coût est élevé", explique Brad Stewart, responsable de l'ingénierie des logiciels et des contrôles. "Les clients de l'aérospatiale savent que lorsqu'ils utilisent de l'argon pour leurs recettes de traitement thermique, ils doivent respecter des normes spécifiques en matière de point de rosée.
Les fournisseurs de gaz industriels peuvent proposer des produits d'une pureté allant de 99% à 99,995%, mais le raccordement de grands réservoirs de gaz extérieurs aux fours à vide d'un atelier de production peut nécessiter de nombreux pieds de tuyaux. Il n'est pas rare de rencontrer de nombreux joints, coudes, raccords et vannes sur le chemin. Chaque jonction présente un risque de fuite qui, même sous pression positive, peut permettre à l'air ambiant (et en particulier à la vapeur d'eau) de pénétrer dans le système et de provoquer l'oxydation des pièces*.
En outre, certaines recettes peuvent impliquer l'introduction de deux gaz différents dans le four, comme l'argon et l'azote, chacun ayant ses propres spécifications de point de rosée. "La plupart de nos clients qui utilisent ces procédés savent qu'ils ont besoin (d'un capteur de point de rosée) et demanderont spécifiquement à ce qu'ils soient inclus dans un nouveau four ou installés dans le cadre d'une rénovation", note Steve Hartenberger, chef de produit pour les rénovations électriques.
*Le principe de Bernoulli montre que dans un système gazier avec une pression directionnelle générée à partir d'un grand tuyau qui est réduit à un tuyau plus étroit, la pression du gaz dans le tuyau étroit sera plus faible que dans le tuyau plus grand. Une fuite dans une section de ce tuyau étroit peut agir comme un vide, aspirant les gaz ambiants dans le système.
Il est recommandé aux opérateurs équipés de capteurs de point de rosée en ligne de vérifier et d'enregistrer les relevés de point de rosée avant chaque cycle. Les systèmes intégrés peuvent signaler et enregistrer les relevés du point de rosée tout au long du cycle. Si une lecture du point de rosée se situe en dehors des spécifications, le capteur peut être chargé de déclencher une alarme.
"Les alarmes de point de rosée peuvent aider les opérateurs à identifier une source possible d'oxydation", explique M. Moller. "Plus la vitesse du gaz circulant dans la conduite est élevée, plus il y a de chances d'aspirer de l'air par une fuite, et plus il est probable que l'alarme se déclenche.
Lorsqu'une alarme de système de point de rosée se déclenche en milieu de cycle, l'opérateur doit enregistrer les relevés, la partie du processus où l'alarme s'est déclenchée et laisser le cycle se dérouler jusqu'à son terme, suivi d'une inspection minutieuse des pièces et de la zone chaude.
"Une alarme du capteur de point de rosée signifie généralement qu'il est temps de procéder à un test de bulles d'air sur les raccords", a suggéré M. Moller.
Comment identifier la source d'un problème de point de rosée :
- Contrôle à la bulle des conduites de gaz pour vérifier l'absence de fuites à toutes les jonctions (joints, coudes, raccords et vannes).
- Vérifier que le gaz contenu dans le réservoir de stockage répond aux spécifications de pureté.
- Après avoir effectué un test à la bulle sur les jonctions, pompez la conduite du four jusqu'au réservoir de l'accumulateur de gaz et effectuez un test de vide à l'hélium.
- Si le capteur de point de rosée est toujours hors plage, effectuez un autre test de pression positive à la bulle entre le four et la source de gaz.
Pour d'autres conseils utiles, consultez notre Page "Demandez à l'expert.