DE2548945A1

DE2548945A1 - Als mantelwerkstoff fuer elektrische rohrheizkoerper dienende, vorwiegend austenitische legierung

Info

Publication number: DE2548945A1
Application number: DE19752548945
Authority: DE
Inventors: Richard Ing Dr Bleckmann
Original assignee: ELPAG AG CHUR
Current assignee: ELPAG AG CHUR
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1976-05-13
Also published as: ATA891274A; AT332951B; DE2548945C2

Description

Als Mantelwerkstoff für elektrische Rohrheizkörper dienende, vorwiegend austenitische Legierung Die Erfindung betrifft eine als Mantelwerkstoff für elektrische Rohrheizkörper dienende, vorwiegend austenitische Legierung, in der kleine Mengen von Ferriten enthalten sein können, mit 16 bis 25% Chrom, 8 bis 80%, vorzugsweise unter 45 % Nickel und Eisen als Hauptbestandteilen, in der noch weitere Bestandteile, z.B. Mangan, in geringen Mengen, größenordnungsmäßig uln 2 °% enthalten sein können und die einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist.
Es gibt eine Reihe von Anwendungsgebieten für elektrische Rohrheizkörper, bei denen die Rohrheizkörper zwar vorwiegend für die Erhitzung von Flüssigkeiten, z.B.
Wasser oder Waschlaugen, Verwendung finden, trotzdem aber durch die Art des Einbaues bzw. den jeweiligen Verwendungszweck zumindest der Gefahr eines partiellen Trockengehens ausgesetzt sind, bzw. beim Betrieb zwangsweise ein partieller Trockengang auftritt. Als Beispiel seien hier GeschirrspUlmaschinen genannt, in denen der Rohrheizkörper oft nur von wenig Wasser bedeckt ist, so daß bei ungenauem Arbeiten des Niveaureglers oder nicht völlig ebener Standfläche der Geschirrspülmaschine Teile des Heizkörpers nicht mehr in das Wasser tauchen, sondern nur in einem Sprühregen liegen.
Als Folge eines partiellen Trockenganges tritt eine Oxydation des f'ohrman-tels an der betroffenen Stelle auf.
Bei den bisher verwendeten Legierungen für die Mantelrohre der Rohrheizkörper zeigt sich an der Trockengangsstelle eine Dunkelfärbung als Folge der Oxydation, was bei sichtbar eingebauten Heizkörpern einen unerwünschten Schönheitsfehler darstellt. Dazu kommt eine Rostbildung der Oxidschicht, die bei niedriger legierten Stählen auftritt, wie sie aus Kostengründen meist Verwendung finden. Als Beispiel sei hier die bekannte Legierung mit 18 % Chrom, 8 % Nickel und einem Kohlenstoffgehalt kleiner als 0,06 % genannt.
Die auftretende Dunkelfärbung ist vor allem auf die Oxydation des Chroms zu Chromoxid zurückzuführen. Es ist zwar bekannt, derartige, niedriger legierte Chrom-Nickelstähle, die also unter 20 % Nickel enthalten, durch Auftragen einer zusätzlichen Nickelschicht, die eindiffundiert wird, gegen Korrosion und insbesondere Spannungsrißkorrosion zu schützen (österr.
Patent 275 261), für die beim genannten Anwendungsfall durch das Auftreten von Chlorionen in der Spülflüssigkeit wesentliche Voraussetzungen gegeben sind, doch kann dadurch nur der Korrosionsangriff, nicht aber die auftretende Dunkelfärbung beim Trockengehen beseitigt werden. Es ist auch vorgeschlagen worden, Rohrheizkörper für die genannten Verwendungszwecke von vornherein zu oxydieren, damit beim partiellen Trockengang die Uberhitzungsatelle nicht sichtbar wird, jedoch ist dies nur bei jenen Legierungen möglich, bei denen an der Oberfläche so viel Nickel bzw. Chrom und so wenig Eisen vorhanden ist, daß keine Rostbildung auftritt.
Diese Legierungen sind teuer. Wegen der bei der Oxydation auftretenden Dunkelfärbung des Heizkörpermantels in Brauntönen sind oxydierte Heizkörper beim sichtbaren Einbau in dem mit rostfreiem Edelstahl verkleideten Innenraum einer Geschirrspülmaschine od. dgl. häßlich.
Erfindungsgemtit wird bei einem Mantelwerkstoff der genannten Art die Dunkelfärbung einer Oxidschicht durch Zulegieren von 1 bis 4 d Silizium zu der Chrorn-Nickel-Eisen-Legierung verhindert, so daß bei der Erhitzung der mit Mantelrohren aus diesem Werkstoff ausgestatteten Rohrheizkörper bis 7000 C gegebenenfalls in einer Dampfatmosphäre eine sich bildende Oxydationsschicht sich vom blanken metall nicht wesentlich unterscheidet, und daß der Anteil an unstabilisiertem Kohlenstoff zwecks Vermeidung einer interkristallinen Korrosion unter 0,06 96 beträgt oder der Kohlenstoff durch Zulegierung von Titan od.dgl. in bekannter Weise stabilisiert ist.
Im Normalfall wird der Kohlenstoffanteil von Haus aus unter dem angegebenen Wert von 0,06 96 gehalten. Im Sonderfall erfolgt die Stabilisierung des Kohlenstoffes durch Zulegierung von Titan od.dgl. im stöchiometrisch richtigen Verhältnis.
Der beschriebene Effekt der Farbstabilisierung läßt sich dadurch erklären, daß die Diffusionsgeschwindigkeit und Sauerstoffaffinität des Siliziums größer ist als jene des Chorms, so daß sich am Heizkörper bei der Oxydation oberflächlich eine hochprozentige SiO2-Schicht bildet, welche farblos ist. Besonders vorteilhaft wirkt sich eine möglichst glatte Oberfläche aus, wie sie durch Polieren, insbesondere elektrolytisches Polieren, erzeugt werden kann.
Während die Dunkelfärbung der Oxidschicht bei Legierungen mit niedrigem Siliziumgehalt, der also kleiner als 1 96 ist, durch ein Chrom-Nickel-Eisen-Oxid entsteht, welches bei niedrig legierten Stählen durch seinen Eisen gehalt zum Rosten neigt, rostet die hochpronzentige Quarzschicht bei den erfindungsgemäßen Stählen nicht.
Rohrheizkörper iii X einem aus Cljroru-Nickelstahl mit 17 bis 19 % Chrom, t bis 12 % Nickel, maximal 2 96 Mangan, 1 bis 4 96 Siliziuin und 0,06 96 Kohlenstoff enthaltenden Mantelrohr wurden bei absichtlich herbeigeftihrtem häufigem partiellen Trockengang im Dauerversuch in der wasserdampfgesättigten A-tmosphire von Geschirrspülmaschinen betrieben, so daß es zu einer Oxyda-tion des Mantelrohres kam. Es trat weder eine mit freien Augefeststellbare Verfärbung noch ein Rosten des Mantelrohres auf.
erwähnt sei, daß für Rohrheizkörper, die trocken bei relativ hohen Temperaturen betrieben werden, und bei denen weder die Einhaltung einer blanken Heizkörperoberfläche notwendig bzw. erwünscht ist, noch die Gefahr eines interkristallinen Korrosionsangriffes besteht, bereits als Mantelrohrwerkstoff ein Chrom-Nickelstahl mit 17 bis 19 96 Chrom, 8 bis 10 96 Nickel, maximal 2 96 Mangan und 2 bis 3 96 Silizium verwendet wird, wobei der Kohlenstoffgehalt mit etwa 0,15 X gewählt wird. Die Zulegierung von Silizium dient hier nur der Erhöhung der Zunderbeständigkeit. Ein entsprechender Stahl ist in der US-Norm AISI 302 D angegeben. Ein solcher Stahl ist aus den genannten Gründen, insbesondere wegen des hohen Kohlenstoffgehaltes, für Anwendungsfälle, in denen die Gefahr eines interkristallinen Korrosionsangriffes besteht, ungeeignet. Erwähnt sei, daß bei Geschirrspulmaschinen beim Trockengang am Mantelrohr, das sich in einer wasserdampfgesättigten und häufig Chlorionen enthaltenden Atmosphdre befindet, Temperaturen von 600 bis 7000 C erreicht werden können, die für das Auftreten der interkristallinen Korrosion kritisch sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Als Als Mantelwerkstoff für elektrische Rohrheizkörper dienende, vorwiegend austenitische Legierung mit 16 bis 25 96 Chrom, 8 bis 80 96, vorzugsweise unter 45 96 Nickel und Eisen als Hauptbestandteilen und niedrigen Kohlenstoffgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung durch Zulegierung von 1 bis 4 96 Silizium bei Erhitzungen der mit einem Mantelrohr aus diesem Werkstoff ausgestatteten Rohrheizkörper bis 7000C gegebenenfalls inkiner Darnpfatmosphäre vor einer Dunkelfärbung geschützt ist, so daß eine sich bildende Oxydationsschicht sich vom blanken Metall nicht wesentlich unterscheidet, und daß der Anteil an unstabilisiertem Kohlenstoff in der Legierung unter 0,06'in beträgt oder der Kohlenstoff durch Zulegierung von Titan od.dgl. stabilisiert ist.
2. Rohrheizkörper mit einem Mantelrohr aus dem Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr eine durch Beizen, Schleifen oder Polieren, insbesondere elektrolytisches Polieren erzeugte, glatte Oberfläche aufweist.