Standart 304 paslanmaz çelik, 650 derecelik kılıf sıcaklığı civarında sınırlarına ulaşır. Malzeme mukavemetini korur ancak oksidasyon hızlanır, kireç oluşumu artar ve termal döngü direnci düşer. 700-800 derece -belirli ısıl işlem süreçlerini zorlayan uygulamalardaki 26 mm'lik kartuş ısıtıcıları için, yüksek-sıcaklıktaki kimyasal reaktörler, gelişmiş malzeme işleme - üstün kılıf malzemeleri zorunlu hale gelir.
Bir nikel-krom-demir alaşımı olan Inconel 600 (%76 Ni, %15 Cr, %8 Fe), kullanılabilir sıcaklığı 980 dereceye kadar artırır. Yüksek nikel içeriği olağanüstü oksidasyon direnci sağlar ve paslanmaz çeliklerin yumuşadığı sıcaklıklarda mukavemeti korur. Agresif termal ortamlardaki 26 mm'lik ısıtıcılar için bu alaşım, 304 paslanmazla karşılaştırıldığında servis ömrünü genellikle iki veya üç katına çıkararak, daha düşük değiştirme sıklığı sayesinde %50-100 maliyet primini haklı çıkarır.
Inconel 800 kontrollü karbon, alüminyum ve titanyum ekler (%30-35% Ni, %19-23 Cr, denge Fe). Bu ilaveler çökelme sertleştirme etkisi yaratır ve karbürizasyon direncini artırır. Kontrollü karbon potansiyeline sahip ısıl işlem atmosferlerinde 800, 600'den önemli ölçüde daha iyi performans gösterir. Malzeme dahili oksidasyona direnir ve daha az alaşımları kırabilecek binlerce termal döngü boyunca bütünlüğü korur.
Incoloy 840 (%20-%25 Ni, 19-%23 Cr), makul maliyetle orta düzeyde performans sunar. Daha düşük nikel içeriği, Inconel kalitelerine göre malzeme maliyetini azaltırken, 300 serisi paslanmazlara göre önemli ölçüde daha iyi yüksek sıcaklık performansı sağlar. 304'ün başarısız olduğu ancak Inconel 600'ün gereğinden fazla belirtilebildiği 700-850 derece aralığında çalışan 26 mm'lik ısıtıcılar için 840 optimum değer noktasına ulaşır.
Seramik-kaplı metaller alternatif yaklaşımlar sağlar. Metal yüzeylere uygulanan alüminyum oksit veya silisyum karbür kaplamalar kimyasal bariyerler ve elektrik yalıtımı oluşturur. Seramik, metal sınırlarını aşan sıcaklıklarla başa çıkarken, alt tabaka mekanik dayanıklılık sağlar. Bu hibrit yapılar, hem yüksek sıcaklık hem de kimyasal direncin gerekli olduğu uygulamalara uygundur (örneğin, belirli yarı iletken işlemler).
Malzeme mühendisliği verilerine göre oksidasyon, parabolik kinetiği takip eder-oksit kalınlığı zamanın kareköküyle artar. Ancak bu ilişki sıcaklıkla birlikte üstel olarak hızlanır. 700 derecede 1000 saatte kabul edilebilir 0,1 mm oksit büyümesi gösteren bir malzeme 800 derecede 0,5 mm büyüme gösterebilir. Bu-doğrusal olmayan davranış, sıcaklık kontrolünü kritik hale getirir; küçük aşmalar orantısız hasara neden olur.
Termal yorulma direnci alaşımlar arasında önemli ölçüde farklılık gösterir. Oda sıcaklığı ile çalışma sıcaklığı arasında tekrarlanan döngüler, diferansiyel genleşmeden dolayı stres yaratır. Yüksek termal genleşme katsayılarına ve düşük termal iletkenliğe sahip malzemeler, daha dik eğimlere ve daha hızlı yorulmaya maruz kalır. Inconel alaşımları, daha iyi yüksek-sıcaklık dayanımı ve orta derecede genleşme nedeniyle bu bakımdan genellikle paslanmaz çeliklerden daha iyi performans gösterir.
Kimyasal uyumluluk oksidasyonun ötesine uzanır. Sülfür bileşikleri yüksek sıcaklıkta nikel alaşımlarına saldırarak düşük-erime noktalı sülfürler oluşturur. Klorürler bazı malzemelerde stres korozyonu çatlamasına neden olur. Proses ortamı analizi, malzeme seçiminde sıcaklık hususlarına eşlik etmelidir. Mükemmel sıcaklığa- uygun bir alaşım, belirli kimyasal atmosferlerde hızla bozulabilir.
Üretim hususları pratik kullanılabilirliği etkiler. Inconel alaşımlarının işlenmesi ve kaynaklanması paslanmaz çeliklere göre daha zordur. Tüm ısıtıcı üreticilerinin bu malzemeleri etkili bir şekilde kullanma kapasitesi yoktur. Teslim süreleri uzar, maliyetler artar ve minimum sipariş miktarları geçerli olabilir. Bu pratik kısıtlamalara göre planlama yapmak proje gecikmelerini önler.
Yüzey işlemleri temel malzeme performansını artırır. Pasivasyon, paslanmaz kalitelerin korozyon direncini artırır. Elektro-parlatma yüzey alanını azaltır ve gerilim yükselticileri ortadan kaldırır. Kaplamalar belirli kimyasal saldırılara karşı bariyer sağlar. Bu ikincil işlemler maliyeti artırır ancak malzeme yükseltmenin tek başına gerekçelendirilmediği marjinal uygulamalarda hizmet ömrünü uzatır.
Yenilenebilir enerji, elektrikli havacılık ve ileri üretim alanlarında yeni ortaya çıkan uygulamalar için malzeme geliştirme devam ediyor. Oksit dispersiyonuyla güçlendirilmiş alaşımlar, refrakter metal kompozitler ve seramik matris malzemeleri, mevcut nikel alaşımlarının ötesinde yetenekler vaat eden . 26mm ısıtıcı tasarımları, laboratuvardan ticari kullanıma sunuldukça bu ilerlemeleri kapsayacak şekilde gelişecektir.
