A cosa servono i tubi di grafite?

I tubi di grafite possono anche essere esattamente ciò di cui avete bisogno se avete un impiego ad alto calore (o chimicamente aggressivo). Questi materiali di carbonio a forma di tubo sono durevoli, termicamente stabili ed estremamente resistenti alla corrosione. La loro leggerezza e l'eccellente conduttività li rendono adatti a decine di applicazioni complesse. Vengono utilizzati per proteggere e contenere i materiali nei laboratori, nei sistemi aerospaziali e in qualsiasi altro luogo in cui gli altri materiali falliscono. Ecco come e perché si possono usare.

Cosa sono i tubi di grafite?

Le strutture cilindriche cave costruite con grafite di elevata purezza sono chiamate tubi di grafite. Questi tubi devono resistere a calore estremo, sostanze chimiche aggressive e intense sollecitazioni meccaniche. Si incontrano in applicazioni che richiedono conduttività termica, isolamento elettrico o resistenza chimica.

Sono disponibili in varie dimensioni e spessori di parete, con vari livelli di purezza. Alcuni sono pressati isostaticamente per ottenere una densità uniforme, mentre altri sono estrusi per ottenere lunghezze continue. Si sceglie il tipo in base all'uso che se ne farà: analisi di laboratorio, fusione, scambio di calore, persino motori a razzo.

Applicazioni dei tubi di grafite

Uso in laboratorio

Per l'analisi degli elementi in traccia nei laboratori analitici (in particolare per la spettroscopia di assorbimento atomico (AAS)), i tubi per forni di grafite sono il mezzo con cui si eseguono gli esperimenti. I tubi vengono utilizzati come portacampioni nei forni di grafite, dove i materiali vengono vaporizzati a temperature estremamente elevate (di solito superiori a 2500°C).

Tutte le letture rimangono accurate e prive di contaminazioni grazie ai tubi di grafite. Hanno una bassa reattività e consentono al campione di rimanere puro durante il riscaldamento. Inoltre, reagiscono rapidamente al calore, rendendo l'analisi più efficace. Si trovano anche negli analizzatori termici, comprese le macchine TG-DTA e TG-DSC.

Forni industriali

I metalli standard iniziano a deformarsi o a reagire quando si utilizzano forni a vuoto o a gas inerte. In questi ambienti, i tubi di grafite servono come elementi riscaldanti, componenti di isolamento termico o guaine protettive. Grazie alla loro intrinseca stabilità termica, si mantengono intatti anche in presenza di rapide fluttuazioni di temperatura e di cicli termici a lungo termine.

Sono utili anche nei sistemi di riscaldamento a induzione, dove la loro conduttività e resistenza termica li rendono perfetti.

Scambiatori di calore

Ciò è particolarmente vero negli impianti chimici e nelle raffinerie, dove le sostanze chimiche aggressive devono essere trattate ad alte temperature. In Scambiatori di calore a fascio tubiero in cui liquidi e gas corrosivi devono essere raffreddati o riscaldati senza contaminazione, i tubi di grafite sono la scelta ideale.

I tubi di grafite non si corrodono in acido cloridrico, acido solforico o solventi organici come i tubi metallici. La bassa espansione termica del tungsteno riduce inoltre al minimo il rischio di guasti dovuti alle sollecitazioni.

Fonderia e fusione di metalli

I tubi di grafite servono come stampi per colata continua, soprattutto per metalli non ferrosi come il rame o l'alluminio. Forniscono un raffreddamento costante e la loro superficie consente al metallo di scorrere. Migliorano la qualità della superficie del prodotto finito.

Trattamento chimico

Nei reattori, nei serbatoi di stoccaggio o nelle condutture, i macchinari interni sono protetti da tubi di grafite. Sono utili quando si lavora con acidi, alcali o solventi forti. La loro resistenza alla corrosione aiuta a ridurre al minimo la manutenzione e i tempi di inattività.

Industria aerospaziale

Servono materiali in grado di sopportare nel settore aerospaziale temperature estreme e sollecitazioni meccaniche estreme. Questi materiali sono utilizzati per gli ugelli, gli scudi termici e i rivestimenti dei propulsori. La leggerezza si traduce in una minore massa complessiva da gestire, un aspetto fondamentale nella progettazione dei veicoli spaziali.

Applicazioni elettrochimiche

I tubi di grafite possono essere utilizzati come elettrodi nella costruzione di celle elettrolitiche o a combustibile. Hanno un'elevata conducibilità elettrica e una lunga durata operativa. Si trovano nella placcatura dei metalli, nella produzione di cloro e nei sistemi di batterie.

Applicazioni nucleari

I tubi di grafite sono un moderatore e un riflettore di neutroni comunemente usato in impianti nucleari. Mantengono l'integrità strutturale a livelli elevati di calore e radiazioni. Sono un'ottima risorsa per i reattori avanzati e per gli allestimenti sperimentali.

Applicazioni ad alta temperatura

I tubi di grafite sono la scelta migliore rispetto a quasi tutti gli altri materiali per l'elaborazione termica. Per i forni a vuoto, le camere di crescita dei cristalli e i forni per la diffusione dei semiconduttori, i componenti in grafite non si sciolgono, non si restringono e non si rompono, anche dopo numerosi cicli.

Questi tubi resistono anche agli shock termici, permettendo loro di passare dal caldo al freddo senza rompersi. Una vittoria importante per l'affidabilità e la sicurezza.

Industria automobilistica

I tubi di grafite possono essere utilizzati nelle guarnizioni, nelle guarnizioni dei freni e negli scambiatori di calore. Le loro caratteristiche termiche aiutano a controllare il calore prodotto nei vani motore o nelle strutture frenanti. Sono inoltre durevoli e fonoassorbenti.

Strumenti

I dispositivi medici e gli strumenti scientifici sono esattamente ciò che sono: precisi. Lavorerete con tubi di grafite in strumenti di spettrometria di massa, analisi a raggi X e test termici. Sono puri, stabili e a bassa reattività, ideali per gli ambienti sensibili.

Sono presenti anche nei dispositivi utilizzati nella R&S farmaceutica, nella bioanalisi e nella diagnostica chimica.

Vantaggi del tubo di grafite

Elevata stabilità termica.

I tubi di grafite mantengono la loro forma e la loro resistenza anche fino a 3000°C, per cui non dovrete più preoccuparvi di deformazioni, fusioni o espansioni in condizioni di calore intenso.

Ottima conducibilità elettrica.

Sono buoni conduttori di elettricità. Oppure si possono utilizzare come elettrodi, sensori o percorsi conduttivi nei sistemi elettrici e nelle configurazioni di test.

Resistenza alla corrosione.

Resistono agli acidi, agli alcali e alla maggior parte dei solventi industriali. La grafite è migliore della maggior parte dei metalli se si lavora con sostanze chimiche corrosive.

Leggero e resistente.

I tubi di grafite sono più leggeri delle loro controparti metalliche. Contribuisce a mantenere la resistenza riducendo il carico strutturale; è utile nei sistemi aerospaziali e automobilistici.

Conclusione

In realtà, i tubi di grafite sono cilindri fatti di carbonio. Sono anche strumenti potenti per scienziati, ingegneri e produttori". Vengono impiegati quando le condizioni sono troppo estreme per i metalli o le materie plastiche. I tubi di grafite eccellono dove altri materiali falliscono, offrendo resistenza al calore, protezione dalla corrosione o eccellente conduttività. Se non li avete usati in passato, è il momento di pensarci per la vostra prossima applicazione ad alte prestazioni.