La norme ASTM C201, méthode d'essai normalisée pour la conductivité thermique des réfractaires, élaborée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) , décrit une méthode d'essai permettant de déterminer la conductivité thermique comparative des réfractaires dans des conditions d'essai normalisées. Cette méthode est conçue pour les réfractaires dont le facteur de conductivité ne dépasse pas 28,8 W/m·K et dont l'épaisseur est de 25 mm.
D'autres méthodes d'essai ASTM détaillées à utiliser en conjonction avec cette méthode d'essai pour tester des types spécifiques de matériaux réfractaires sont :
La conductivité thermique des réfractaires est une propriété essentielle à leur sélection. Les utilisateurs choisissent des réfractaires qui respectent les conditions de déperdition thermique et de température de face froide spécifiées, sans dépasser la limite de température du réfractaire. Cette méthode d'essai permet de tester la conductivité thermique des réfractaires à l'aide d'un calorimètre.
Cette méthode d'essai nécessite un gradient thermique important et des conditions stables. Les résultats sont basés sur une température moyenne. Les données obtenues grâce à cette méthode d'essai sont adaptées à l'acceptation des spécifications et à la conception de constructions réfractaires multicouches. L'utilisation de ces données nécessite la prise en compte de l'environnement et des conditions d'application réels.
L'éprouvette doit être composée de trois briques pleines de 228 mm et de six briques en stéatite de 228 mm x 64 mm x 57 mm, représentatives du matériau testé. Des instructions complémentaires pour la préparation de l'échantillon et la mise en place de la brique de protection sont fournies dans les méthodes d'essai spécifiques à chaque matériau. Ces briques doivent être choisies pour leur uniformité de structure et de masse volumique apparente, et doivent être exemptes de coins ou d'arêtes brisés. Une brique doit servir d'éprouvette et deux autres de briques de protection, une de chaque côté de l'éprouvette.
Six briques de stéatite doivent être placées le long des bords de l'échantillon d'essai et de la brique de protection afin d'empêcher toute diffusion latérale de chaleur. L'échantillon d'essai et la brique de protection couvrent une surface d'environ 456 mm x 342 mm. Au total, neuf briques lisses de 228 mm peuvent être soumises aux essais, dont six sont découpées pour former la brique de stéatite.
Lors de la préparation de l'éprouvette, les surfaces de trois briques plates (228 mm x 114 mm) et de la brique de savon (228 mm x 57 mm) doivent être meulées à ras et parallèles, avec une épaisseur maximale de 60,3 mm. L'épaisseur ne doit pas dépasser 76 mm ni être inférieure à 51 mm. Les bords de contact doivent être meulés à ras et perpendiculaires à la surface de la brique et à celle de la brique de savon.
L'éprouvette doit être séchée pendant 12 heures à une température comprise entre 105 °C et 110 °C. À l'issue de cette période, la masse volumique apparente doit être déterminée en livres par pied cube (ou kilogrammes par mètre cube) conformément à la norme ASTM C134. Cependant, les mesures d'épaisseur doivent être effectuées conformément à ces méthodes.
Lors de la réalisation des tests, des procédures sont utilisées pour tester des types spécifiques de matériaux réfractaires décrits dans les méthodes de test suivantes : normes ASTM C182, ASTM C202, ASTM C417 et ASTM C767.
Pendant le test, les données suivantes sont enregistrées :
Les calculs sont effectués selon la formule donnée dans la norme.
Le rapport à préparer doit inclure les informations suivantes :
Sur demande, les données enregistrées doivent être incluses dans le rapport.
En résumé, la norme ASTM C201 fournit une méthode précise pour déterminer la conductivité thermique des matériaux réfractaires dans des conditions contrôlées. Cette propriété est cruciale pour les applications dans des environnements à haute température tels que les fours, les incinérateurs et les réacteurs. L'objectif principal de cette norme est de mesurer la conductivité thermique des réfractaires denses et isolants. La conductivité thermique est un paramètre clé pour déterminer les performances de transfert thermique d'un matériau réfractaire. Une conductivité thermique plus faible indique une meilleure isolation, ce qui contribue à accroître l'efficacité énergétique et à réduire les pertes de chaleur.
La norme ASTM C201 s'applique à :
Les tests sont généralement effectués à des températures élevées (de la température ambiante à environ 1 650 degrés Celsius) pour simuler des conditions d'application réelles.
La méthode d’essai ASTM C201 comprend généralement les étapes suivantes :
Cette norme est importante pour les raisons suivantes :
Les limites de cette méthode sont :
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