산업용 난방에 관한 논의에 들어가면 누군가가 "스테인레스 스틸"을 마치 단일 재료인 것처럼 언급할 것입니다. 실제로 카트리지 히터 제조업체는 특정 온도 범위와 화학적 환경에 최적화된 다양한 합금 중에서 선택합니다. -40도 응용 분야의 경우 이러한 재료 선택에 따라 히터가 수년 동안 생존할지 또는 몇 달 내에 고장날지 여부가 결정됩니다.
304 스테인리스강은 일반 산업 응용 분야의 주력 소재로 사용됩니다. 18% 크롬과 8% 니켈 함량은 극저온에서도 인성을 유지하면서 최대 800도까지 탁월한 내산화성을 제공합니다. 오스테나이트 구조는 탄소강을 괴롭히는 연성-에서-취성 전이를 방지하여 냉간 시동이나 열 순환 중에 피복이 깨지지 않도록 합니다. 대부분의 추운-산업 응용분야-실외 기계, 냉동 장비의 경우 일반 프로세스 히팅-304는 성능과 비용 사이에서 최상의 균형을 제공합니다.
316L 스테인리스강은 기본 304 구성에 2~3%의 몰리브덴을 추가하여 염화물 및 산업용 화학물질에 대한 내성을 극적으로 향상시킵니다. 이는 염분이나 산성 세척제가 표준 스테인리스를 공격하는 해양 환경, 화학 처리 또는 식품 응용 분야에서 매우 중요합니다. "L" 지정은 낮은 탄소 함량(0.03% 미만)을 나타내며, 용접 중 부식 시작점을 생성할 수 있는 탄화물 석출을 방지합니다. -40도 및 부식성 대기에 노출되는 카트리지 히터의 경우 316L은 20-30%의 비용 프리미엄을 정당화하는 연장된 서비스 수명을 제공합니다.
Incoloy 800 및 840은 까다로운 애플리케이션을 위한 프리미엄 계층을 나타냅니다. 이 니켈-철-크롬 합금에는 스테인리스강의 8-10%에 비해 니켈이 30-35% 포함되어 있어 고온에서 산화 및 침탄에 대한 저항성이 뛰어납니다. 추운 날씨에 더욱 중요한 것은 극한의 온도 범위에서 뛰어난 기계적 강도와 연성을 유지한다는 것입니다. 높은 니켈 함량은 또한 급격한 온도 변화로 인한 열충격에 대한 저항력을 제공합니다. 이는 히터가 영하 40도의 주변 조건에서 작동할 때 발생하는 것과 정확히 같습니다.
내부 구성 요소는 동일하게 특정 재료를 사용합니다. 저항 와이어는 일반적으로 안정적인 저항 특성과 최대 1200도의 산화 저항을 위해 선택된 NiCr 80/20-80% 니켈, 20% 크롬-입니다. FeCrAl(철-크롬-알루미늄)과 같은 대체 합금은 더 낮은 비용으로 더 높은 최대 온도를 제공하지만 연성이 낮고 온도 사이클링에 따라 더 빠른 저항 변화가 발생합니다. -40도에서 +800도 범위에서 예측 가능한 성능을 위해 NiCr 80/20은 업계 표준으로 남아 있습니다.
산화마그네슘 단열재는 필수품처럼 보일 수 있지만 순도 수준은 엄청나게 다릅니다. 기술-등급 MgO에는 열 전도성과 유전 강도를 감소시키는 불순물이 포함되어 있습니다. 전문 공급업체의-고순도 MgO-일본의 Tateho, 영국의 UCM-은 20도에서 101⁴ Ω·cm 이상의 절연 저항을 유지하면서 6 W/m·K 이상의 열전도율을 제공합니다. 이러한 순도는 열이 전선에서 피복으로 효율적으로 흐르면서 전기적 파손을 방지해야 하는 높은-와트-밀도 설계에서 매우 중요합니다.
리드 와이어 절연은 아마도 가장 가혹한 재료 선택 문제에 직면해 있습니다. 히터 연결 지점에서 250도를 유지하면서 -40도에서 유연성을 유지해야 합니다. 표준 PVC는 두 가지 측면 모두에서 실패하여 -10도 이하에서는 부서지기 쉽고 105도에서는 녹습니다. 실리콘 고무는 -60도의 유연성과 200도의 연속 정격을 제공하지만 기계적 내마모성은 부족합니다. 해결책은 습기 및 화학적 보호를 위한 실리콘 또는 테플론 코팅으로 내열성을 위한 복합 구조의 유리 섬유 브레이드입니다. 극한 환경의 경우 미네랄 절연(MI 케이블)이 포함된 순수 니켈 코어 와이어는 절대 습기 내성과 함께 -200도 ~ +600도 성능을 제공합니다.
단자 핀과 내부 연결부는 니켈-망간 또는 순수 니켈 합금을 사용하여 스테인리스 피복의 열팽창 특성을 맞추는 동시에 내부식성 전기 경로를 제공합니다-. 황동 또는 구리 단자는 가격이 저렴하지만 스테인리스강과 결합하면 갈바니 부식 셀을 생성하고 열 순환 중에 가공 경화로 인해{3}}연결 오류가 발생합니다.
