در محیطهای صنعتی چالشبرانگیز-چه کوره خلاء، یک دستگاه بستهبندی با چرخه حرارتی شدید، یا مخزن شیمیایی با اسیدهای تهاجمی-سری استاندارد 300{5}} فولادهای زنگ نزن میتوانند به محدودیتهای عملکردی خود برسند. خرابی های زودرس به صورت حفره شدن شدید، ترک خوردگی یا اکسیداسیون بیش از حد ظاهر می شود که منجر به خرابی و آلودگی فرآیند می شود. اینجاست که خانواده آلیاژهای نیکل{6}}کروم-آهن، که معمولاً با نام تجاری Incoloy® شناخته میشوند، برای ساخت بخاریهای تک کارتریجی قوی ضروری میشوند.
Incoloy 800 و 840 اغلب اولین ارتقاهایی هستند که برای محیطهای اکسیداتیو با دمای بالا در نظر گرفته میشوند. در حالی که هر دو عالی هستند، نقش های متفاوتی را ایفا می کنند. Incoloy 800 استحکام و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون، کربوریزه شدن و سولفید شدن در دماهای بالا ارائه می دهد. بخاری کارتریجی با غلاف Incoloy 800 یک انتخاب قوی برای کاربردهایی مانند کوره های عملیات حرارتی، سیستم های لوله تابشی و پردازش پتروشیمی است که در آن دما تا 1100 درجه افزایش می یابد. ترکیب متعادل آن ثبات متالورژیکی خوبی را فراهم می کند.
برای بالاترین سطح مقاومت در برابر اکسیداسیون در یک عنصر گرمایش الکتریکی، Incoloy 840 اغلب مشخص می شود. حاوی مقدار کمی کروم بیشتر است و مخصوصاً آلومینیم-درمان میشود. این ترکیب باعث ایجاد یک لایه اکسید آلومینیوم بسیار مقاوم و خود ترمیم شونده بر روی سطح می شود. این لایه نسبت به لایه استاندارد اکسید کروم در برابر پوسته پوسته شدن در دماهای بالا محافظت بیشتری دارد. بنابراین، یک بخاری تک کارتریجی روکش شده در Incoloy 840 برای کاربردهایی که به عمر طولانی در زیر گرمای خشک شدید نیاز دارند، مانند پردازش پلاستیک با دمای بالا، قالبگیری شیشهای، یا عناصر اجاق تجاری، به ویژه در جاهایی که چرخه روشن/خاموش مکرر اتفاق میافتد، انتخاب ممتازی است.
هنگامی که مقاومت در برابر خوردگی بر دمای شدید ارجحیت دارد، Incoloy 825 وارد قاب می شود، اگرچه در بخاری های کارتریجی استاندارد کمتر رایج است. آلیاژ بالایی با نیکل، کروم و مولیبدن و مس و تیتانیوم اضافه شده است. این به آن مقاومت استثنایی در برابر اسیدهای کاهنده مانند سولفوریک و فسفریک و همچنین در برابر تنش{3}}ترک خوردگی می دهد. استفاده از آن در بخاری کارتریجی میتواند تخصصی باشد، احتمالاً برای غوطهور شدن در حمامهای شیمیایی تهاجمی که در آن فولاد ضد زنگ استاندارد 316 به سرعت تسلیم میشود.
برای سختترین چالشهای خورنده، بهویژه جایی که یونهای کلرید وجود دارند، تیتانیوم به یک گزینه قانعکننده تبدیل میشود. تیتانیوم مقاومت فوقالعادهای در برابر کلریدها، از جمله محلولهای آب دریا و کلر، و همچنین در برابر اسیدهای اکسیدکننده مانند اسید نیتریک دارد. یک بخاری تک کارتریجی با روکش تیتانیوم-راه حلی برای گرم کردن حمام های آبکاری (کروم، نیکل)، فرآیندهای شیمیایی خاص، یا کاربردهای دریایی است. یک نکته مهم عملیاتی: تیتانیوم به شدت با اکسیژن و نیتروژن خشک در دماهای بالا واکنش نشان میدهد، بنابراین فقط باید در شرایط کاملاً غوطهور یا در محیطهایی که سطح غلاف در اتمسفر حاوی اکسیژن از 430 درجه تجاوز نمیکند استفاده شود.
در نهایت، برای کاربردهای تخصصی درجه حرارت بالا و خلاء، Inconel 600 (یک آلیاژ نیکل-کروم) ممکن است مشخص شود. مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا ارائه می دهد و دارای خواص خروجی پایینی در خلاء است. ممکن است بخاری کارتریجی با غلاف Inconel 600 در تجهیزات تولید نیمه هادی یا کوره های خلاء با دمای بالا پیدا کنید.
انتخاب از میان این آلیاژهای پیشرفته نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق دارد. سوالات کلیدی عبارتند از: آیا حالت شکست اولیه اکسیداسیون (پوسته پوسته شدن) است یا خوردگی مرطوب؟ ترکیب شیمیایی دقیق محیط چیست؟ حداکثر سناریوی عملیاتی و ممکن افزایش دما چیست؟ به عنوان مثال، تعیین تیتانیوم گران قیمت برای استفاده در دمای بالا و هوای خشک{2} نامناسب و ناایمن خواهد بود، در حالی که استفاده از Incoloy 840 در حمام اسید هیدروکلریک منجر به شکست سریع می شود.
نکته اصلی این است که مواد غلاف بخشی جدایی ناپذیر و غیرقابل تعویض-طراحی سیستم گرمایش است. هیچ ماده جهانی "بهترین" وجود ندارد. ارزش بسیار زیاد در مشارکت با سازنده ای نهفته است که نه تنها این مواد را ارائه می دهد، بلکه دارای تجربه مهندسی کاربرد برای توصیه درست است. ارائه جزئیات کامل محیطی به آنها اجازه می دهد تا آلیاژ بهینه را مشخص کنند و اطمینان حاصل شود که بخاری تک کارتریج تحت شرایط خاص و سخت به طور قابل اعتماد عمل می کند و از فرآیند و سرمایه گذاری محافظت می کند.
