Материјал је битан – зашто легуре омотача праве или кваре перформансе гријача криогених кертриџа
Уобичајена заблуда у индустрији грејања је да је грејач кертриџа грејач кертриџа. Једна личи на другу, а ако се снага и напон поклапају, апликација би требало да ради. Ова претпоставка спектакуларно не успева када радно окружење укључује течни азот или друге криогене течности. Избор материјала који се користи за грејач кертриџа одређују не само колико ће трајати, већ и да ли ће уопште преживети први циклус укључивања-.
Плашт је прва линија одбране и он преузима највећи терет термичке казне у криогеној служби. Стандардни нерђајући челик 304, који одлично служи у безбројним индустријским апликацијама за грејање, постаје обавеза на температурама течног азота. Температура дуктилног-у-прелазања од 304 нерђајућег челика је знатно изнад минус 196 степени Целзијуса. Када се грејач са омотачем 304 покрене са криогене хладноће, брз пораст температуре ствара напоне топлотног ширења које сада-крхки материјал не може да прихвати. Настају пукотине. Плашт пропада. Грејач је готов.
Специјализоване легуре чине сву разлику. Инцонел 625, суперлегура никла-хрома-молибдена, одржава своју дуктилност и чврстоћу од криогених температура све до 980 степени Целзијуса. Његова отпорност на замор остаје одлична чак и на температурама течног азота. Садржај никла обезбеђује отпорност на пуцање хлоридним напоном, хром додаје отпорност на оксидацију, а молибден спречава корозију у облику рупа и пукотина. Ови квалитети чине Инцонел 625 посебно -погодним за примене у којима грејач стално прелази између криогених и повишених температура.
Инцонел 600 је још једна легура која се често користи за криогене омоте за грејаче кертриџа. Нуди сличну дуктилност на ниским{2}}температурама и отпорност на корозију, али са нешто другачијим карактеристикама перформанси у температурном опсегу. Избор између Инцонел 600 и 625 обично зависи од специфичног хемијског окружења и максималне температуре коју ће грејач достићи током рада.
Унутрашњи изолациони материјал заслужује једнаку пажњу. Магнезијум оксид у праху, сабијен до велике густине, обезбеђује електричну изолацију и топлотну проводљивост на коју се ослањају грејачи кертриџа. Али нису сви магнезијум оксиди створени једнаки. За криогену употребу, чистоћа и густина збијања постају критични фактори. Технике-сабијања велике густине којима се постижу густине веће од 3,2 грама по кубном центиметру су неопходне за одржавање структуралног интегритета у екстремним температурним распонима. Мања густина збијања оставља празнине које могу да заробе влагу, која се смрзава и шири на криогеним температурама, ломећи изолацију изнутра.
Врста магнезијум оксида је такође важна. Различити разреди су формулисани за различите температурне опсеге. Ниско{2}}магнезијум оксид, средње{3}}степени и високо{4}}формулације имају своје место. За криогене примене које ће имати велике температурне промене, изолација мора одржавати своју диелектричну чврстоћу и топлотну проводљивост у целом радном опсегу. Стандардни магнезијум оксид који савршено ради на собној температури може да претрпи суптилне кристалне промене на криогеним температурама које угрожавају његова изолациона својства.
Технологија заптивања је још једна област у којој избор материјала има велику важност. Стандардни грејачи са једноставним заптивкама омогућавају постепени продор влаге што узрокује непредвидиве грешке у криогеном раду. Херметичко заптивање коришћењем стаклених-на-металних или керамичких конструкција, у комбинацији са унутрашњим сакупљачима влаге, одржава суво унутрашње окружење неопходно за поузданост. Неки врхунски произвођачи користе керамичке-на-везе или специјализована епоксидна једињења формулисана посебно за криогене услове.
Сама отпорна жица мора бити одабрана имајући на уму криогени рад. Док је никл-хром 80/20 индустријски стандард, његова отпорност значајно опада на ниским температурама. То значи да ће грејач трошити више струје и производити више енергије при хладном покретању-него би то био на собној температури. Жица мора бити димензионисана и оцењена да издржи ова пролазна преоптерећења без прегревања или деградације. Неки специјализовани дизајни користе различите легуре отпорности које имају стабилније температурне коефицијенте у криогеном опсегу.
На основу запажања на терену у фармацеутским и ваздухопловним производним секторима, кварови у криогеним грејачима кертриџа обично потичу из фундаменталних неспоразума о томе како екстремна хладноћа трансформише својства материјала. Грејач кертриџа који савршено ради на собној температури може катастрофално да поквари у року од неколико дана на минус 180 степени, при чему се пукотине на омотачу појављују скоро одмах након укључивања струје. Решење је да се наведу материјали који су доказани за читав температурни опсег који ће грејач искусити, а не само за стабилну-радну температуру. То значи да се узме у обзир дуктилност легуре на најнижој температури, стабилност изолације током термичког циклуса, способност заптивке да искључи влагу и понашање отпорне жице у условима хладног-старања.
