وارد هر بحث گرمایش صنعتی شوید، کسی از "فولاد ضد زنگ" یاد می کند که گویی یک ماده واحد است. در واقع، سازندگان بخاری کارتریج از طیفی از آلیاژها انتخاب می کنند که هر کدام برای محدوده دمایی خاص و محیط های شیمیایی بهینه شده اند. برای کاربردهای -40 درجه، این انتخاب مواد تعیین می کند که آیا بخاری سال ها زنده می ماند یا در عرض چند ماه از کار می افتد.
فولاد ضد زنگ 304 به عنوان ماده اولیه برای کاربردهای صنعتی عمومی عمل می کند. 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل آن مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون تا 800 درجه را فراهم می کند و در عین حال چقرمگی را در دماهای برودتی حفظ می کند. ساختار آستنیتی از انتقال شکل پذیر-به-شکن که فولادهای کربنی را آزار میدهد، جلوگیری میکند و تضمین میکند که غلاف در هنگام راهاندازی سرد یا چرخه حرارتی ترک نخواهد خورد. برای اکثر کاربردهای صنعتی در هوای سرد{10}ماشینآلات در فضای باز، تجهیزات تبرید، گرمایش فرآیند عمومی-304 بهترین تعادل بین عملکرد و هزینه را ارائه میدهد.
فولاد ضد زنگ 316L 2 تا 3 درصد مولیبدن را به ترکیب اصلی 304 اضافه می کند و مقاومت در برابر کلریدها و مواد شیمیایی صنعتی را به طرز چشمگیری بهبود می بخشد. این امر در محیط های دریایی، فرآوری شیمیایی یا کاربردهای غذایی که نمک یا پاک کننده های اسیدی به ضد زنگ استاندارد حمله می کنند، بسیار مهم می شود. نام "L" نشان دهنده محتوای کربن کم (زیر 0.03٪) است که از بارش کاربید در طول جوشکاری که می تواند نقاط شروع خوردگی ایجاد کند جلوگیری می کند. برای بخاری های کارتریجی که در معرض هر دو اتمسفر 40- درجه و خورنده هستند، 316L طول عمر بیشتری را ارائه می دهد که هزینه 20 تا 30 درصدی آن را توجیه می کند.
Incoloy 800 و 840 نشان دهنده سطح برتر برای برنامه های کاربردی هستند. این آلیاژهای نیکل-آهن-کروم حاوی 30-35 درصد نیکل در مقایسه با 8-10 درصد فولاد ضد زنگ هستند که در دماهای بالا مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون و کربوره شدن دارند. مهمتر از آن برای خدمات در هوای سرد، آنها استحکام مکانیکی و شکل پذیری استثنایی را در محدوده دمایی شدید حفظ می کنند. محتوای بالای نیکل همچنین مقاومت در برابر شوک حرارتی ناشی از تغییرات سریع دما را ایجاد می کند - دقیقاً همان چیزی که وقتی بخاری در شرایط محیطی -40 درجه روشن می شود اتفاق می افتد.
اجزای داخلی از مواد به همان اندازه خاص استفاده می کنند. سیم مقاومت معمولاً NiCr 80/20-80% نیکل، 20% کروم-به دلیل ویژگیهای مقاومت پایدار و مقاومت در برابر اکسیداسیون تا 1200 درجه انتخاب میشود. آلیاژهای جایگزین مانند FeCrAl (آهن-کروم-آلومینیوم) حداکثر دمای بالاتری را با هزینه کمتر ارائه میدهند، اما از شکلپذیری کمتر و تغییر مقاومت سریعتر با چرخه دما رنج میبرند. برای عملکرد قابل پیشبینی در محدوده -40 درجه تا +800 درجه، NiCr 80/20 استاندارد صنعت باقی میماند.
عایق اکسید منیزیم ممکن است مانند یک کالا به نظر برسد، اما سطح خلوص آن بسیار متفاوت است. گرید فنی-MgO حاوی ناخالصی هایی است که هدایت حرارتی و قدرت دی الکتریک را کاهش می دهد. MgO با خلوص بالا{{3} از تامین کنندگان تخصصی{4}}Tateho از ژاپن، UCM از بریتانیا-رسانایی حرارتی بالاتر از 6 W/m·K را ارائه میکند در حالی که مقاومت عایق را بالای 10¹4 Ω·cm در 20 درجه حفظ میکند. این خلوص در طرحهای با چگالی{10}بالا{10}وات{11}}که گرما باید بهطور مؤثری از سیم به غلاف جریان یابد و از خرابی الکتریکی جلوگیری میکند، حیاتی میشود.
عایق سیم سرب شاید با سخت ترین چالش انتخاب مواد روبرو باشد. باید در -40 درجه انعطافپذیر باقی بماند و در نقطه اتصال بخاری در دمای 250 درجه باقی بماند. پی وی سی استاندارد در هر دو حالت شکست می خورد، زیر 10 درجه شکننده می شود و در 105 درجه ذوب می شود. لاستیک سیلیکونی انعطاف پذیری -60 درجه و درجه بندی پیوسته 200 درجه را ارائه می دهد، اما فاقد مقاومت سایشی مکانیکی است. راه حل کامپوزیت بافته ساخت و ساز فایبرگلاس برای مقاومت در برابر دما با پوشش سیلیکون یا تفلون برای رطوبت و محافظت شیمیایی است. برای محیط های شدید، سیم هسته نیکل خالص با عایق معدنی (کابل MI) قابلیت -200 درجه تا +600 درجه با ایمنی مطلق در برابر رطوبت را فراهم می کند.
پینهای پایانه و اتصالات داخلی از نیکل{0}}منگنز یا آلیاژهای نیکل خالص برای مطابقت با ویژگیهای انبساط حرارتی غلاف ضد زنگ استفاده میکنند و در عین حال مسیرهای الکتریکی مقاوم در برابر خوردگی{1}} را فراهم میکنند. پایانههای برنجی یا مسی، در حالی که ارزانتر هستند، سلولهای خوردگی گالوانیکی را هنگامی که با فولاد ضد زنگ جفت میشوند ایجاد میکنند و در طول چرخه حرارتی{3}}سخت میشوند که منجر به خرابی اتصال میشود.
