Πηγαίνετε σε οποιαδήποτε συζήτηση για τη βιομηχανική θέρμανση και κάποιος θα αναφέρει τον "ανοξείδωτο χάλυβα" σαν να είναι ένα ενιαίο υλικό. Στην πραγματικότητα, οι κατασκευαστές θερμαντήρων κασετών επιλέγουν από ένα φάσμα κραμάτων, το καθένα βελτιστοποιημένο για συγκεκριμένες θερμοκρασίες και χημικά περιβάλλοντα. Για εφαρμογές -40 μοιρών, αυτές οι επιλογές υλικών καθορίζουν εάν ο θερμαντήρας επιβιώνει χρόνια ή αποτυγχάνει μέσα σε μήνες.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας 304 χρησιμεύει ως βασικό υλικό για γενικές βιομηχανικές εφαρμογές. Η περιεκτικότητά του σε χρώμιο 18% και νικέλιο 8% παρέχει εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση έως και 800 μοίρες ενώ διατηρεί σκληρότητα σε κρυογονικές θερμοκρασίες. Η ωστενιτική δομή αποτρέπει την όλκιμο{-σε-μετάβαση που μαστίζει τους ανθρακούχους χάλυβες, διασφαλίζοντας ότι το περίβλημα δεν θα ραγίσει κατά τη διάρκεια της ψυχρής εκκίνησης ή του θερμικού κύκλου. Για τις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές κρύου-καιρού-εξωτερικά μηχανήματα, εξοπλισμός ψύξης, γενική θέρμανση διεργασιών-304 προσφέρει την καλύτερη ισορροπία απόδοσης και κόστους.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L προσθέτει 2-3% μολυβδαίνιο στη βασική σύνθεση 304, βελτιώνοντας δραματικά την αντοχή στα χλωρίδια και τις βιομηχανικές χημικές ουσίες. Αυτό γίνεται κρίσιμο σε θαλάσσια περιβάλλοντα, χημική επεξεργασία ή εφαρμογές τροφίμων όπου αλάτι ή όξινα καθαριστικά επιτίθενται στο τυπικό ανοξείδωτο. Ο χαρακτηρισμός "L" υποδηλώνει χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (κάτω από 0,03%), αποτρέποντας την καθίζηση καρβιδίου κατά τη συγκόλληση που θα μπορούσε να δημιουργήσει σημεία έναρξης διάβρωσης. Για θερμαντήρες φυσιγγίων που εκτίθενται τόσο σε ατμόσφαιρες -40 μοιρών όσο και σε διαβρωτικές ατμόσφαιρες, το 316L παρέχει εκτεταμένη διάρκεια ζωής που δικαιολογεί το κόστος του 20-30%.
Τα Incoloy 800 και 840 αντιπροσωπεύουν το premium επίπεδο για απαιτητικές εφαρμογές. Αυτά τα κράματα νικελίου-σιδήρου-χρωμίου περιέχουν 30-35% νικέλιο σε σύγκριση με το 8-10% του ανοξείδωτου χάλυβα, παρέχοντας ανώτερη αντοχή στην οξείδωση και την ενανθράκωση σε υψηλές θερμοκρασίες. Το πιο σημαντικό για την εξυπηρέτηση σε κρύο καιρό, διατηρούν εξαιρετική μηχανική αντοχή και ολκιμότητα σε ακραίες θερμοκρασίες. Η υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο παρέχει επίσης αντίσταση σε θερμικό σοκ από γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας - ακριβώς αυτό που συμβαίνει όταν ένας θερμαντήρας ενεργοποιείται σε συνθήκες περιβάλλοντος -40 βαθμούς.
Τα εσωτερικά εξαρτήματα χρησιμοποιούν εξίσου συγκεκριμένα υλικά. Το σύρμα αντίστασης είναι συνήθως NiCr 80/20-80% νικέλιο, 20% χρώμιο-που επιλέγεται για τα χαρακτηριστικά σταθερής αντίστασης και την αντοχή στην οξείδωση έως 1200 μοίρες . Εναλλακτικά κράματα όπως το FeCrAl (σίδηρος-χρώμιο-αλουμίνιο) προσφέρουν υψηλότερες μέγιστες θερμοκρασίες με χαμηλότερο κόστος, αλλά υποφέρουν από χαμηλότερη ολκιμότητα και πιο γρήγορη αλλαγή αντίστασης με τον κύκλο της θερμοκρασίας. Για προβλέψιμη απόδοση σε περιοχές από -40 έως +800 μοιρών, το NiCr 80/20 παραμένει το πρότυπο του κλάδου.
Η μόνωση με οξείδιο του μαγνησίου μπορεί να φαίνεται σαν προϊόν, αλλά τα επίπεδα καθαρότητας ποικίλλουν πάρα πολύ. Τεχνικής-βαθμίδας MgO περιέχει ακαθαρσίες που μειώνουν τη θερμική αγωγιμότητα και τη διηλεκτρική αντοχή. Υψηλής-καθαρότητας MgO από εξειδικευμένους προμηθευτές-Tateho από την Ιαπωνία, η UCM από το Ηνωμένο Βασίλειο-παρέχει θερμική αγωγιμότητα άνω των 6 W/m·K διατηρώντας παράλληλα την αντίσταση μόνωσης πάνω από 10¹4 Ω·cm στους 20 βαθμούς . Αυτή η καθαρότητα καθίσταται κρίσιμη σε σχέδια υψηλής{10}}watt-πυκνότητας όπου η θερμότητα πρέπει να ρέει αποτελεσματικά από το καλώδιο στο περίβλημα, αποτρέποντας παράλληλα την ηλεκτρική βλάβη.
Η μόνωση σύρματος μολύβδου αντιμετωπίζει ίσως την πιο σκληρή πρόκληση επιλογής υλικού. Πρέπει να παραμείνει εύκαμπτο στις -40 μοίρες ενώ επιβιώνει 250 μοίρες στο σημείο σύνδεσης του θερμαντήρα. Το τυπικό PVC αποτυγχάνει και στις δύο περιπτώσεις, γίνεται εύθραυστο κάτω από -10 βαθμούς και λιώνει στους 105 βαθμούς. Το καουτσούκ σιλικόνης προσφέρει ευελιξία -60 μοιρών και συνεχή βαθμολογία 200 μοιρών, αλλά στερείται μηχανικής αντοχής στην τριβή. Η λύση είναι σύνθετη πλέξη κατασκευής-υαλοβάμβακα για αντοχή στη θερμοκρασία με επίστρωση σιλικόνης ή τεφλόν για υγρασία και χημική προστασία. Για ακραία περιβάλλοντα, το καθαρό σύρμα πυρήνα νικελίου με μόνωση ορυκτών (καλώδιο MI) παρέχει ικανότητα -200 έως +600 μοιρών με απόλυτη προστασία από την υγρασία.
Οι ακροδέκτες και οι εσωτερικές συνδέσεις χρησιμοποιούν νικέλιο-μαγγάνιο ή κράματα καθαρού νικελίου για να ταιριάζουν με τα χαρακτηριστικά θερμικής διαστολής του ανοξείδωτου περιβλήματος, ενώ παρέχουν ηλεκτρικές διαδρομές ανθεκτικές στη διάβρωση-. Οι ακροδέκτες από ορείχαλκο ή χαλκό, ενώ είναι φθηνότεροι, δημιουργούν γαλβανικά στοιχεία διάβρωσης όταν συνδυάζονται με ανοξείδωτο χάλυβα και υποφέρουν από εργασία{3}}σκλήρυνση κατά τη διάρκεια της θερμικής ανακύκλωσης που οδηγεί σε αστοχίες σύνδεσης.
