DE10040749A1 - Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers - Google Patents
Mantelrohr eines elektrischen RohrheizkörpersInfo
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Abstract
Ein Mantelrohr 2 eines elektrischen Rohrheizkörpers 1 aus einer Stahllegierung, die Chrom und Nickel enthält, soll korrosionsbeständig und kostengünstig herstellbar sein. Hierfür enthält die Legierung 0,04 bis 0,22 Gew.-% Stickstoff.
Description
Die Erfindung betrifft ein Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers
aus einer Stahllegierung, die Chrom und Nickel enthält.
In der DE 25 48 945 C2 ist ein derartiges Mantelrohr für einen
elektrischen Rohrheizkörper beschrieben. Die Legierung enthält 1 bis
4% Silicium, wodurch eine Verfärbung und eine Rostbildung beim
betriebsüblichen Trockengehen in Geschirrspülmaschinen vermieden
werden soll. Ein derartiger hoher Siliciumgehalt erhöht die Festigkeit
und Elastizität des Mantelrohrs, was dessen Verformbarkeit,
insbesondere beim Walzen und Biegen, entgegenwirkt.
In der DE 16 21 451 A1 ist zur Vermeidung von
Spannungsrisskorrosionen vorgeschlagen, eine dünne Schutzschicht
aus Nickel auf die Oberfläche eines rostbeständigen Stahles
aufzubringen. Dies bedingt einen zusätzlichen Verfahrensschritt beim
Herstellen eines Rohrheizkörpers.
Aus der DE 27 23 640 B2 ist ein Rohrheizkörper für
Geschirrspülmaschinen bekannt, dessen Mantelrohr mit einer
Nickelauflage versehen ist, die als gleichmäßige dunkelgrüne oder
graue bis braunschwarze Oxidschicht ausgebildet ist. Eine
unkontrollierte Oxidation der Nickelschicht soll dadurch vermieden
werden.
Die DE 24 39 739 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der
Korrosionsbeständigkeit elektrischer Rohrheizkörper. Es wird auf das
Mantelrohr ein korrosionsbeständiger Metallüberzug unter hohem Druck
mit der Oberfläche des Mantelrohrs des Rohrheizkörpers verbunden.
Der Metallüberzug besteht aus Zinn, Zink, Aluminium, Nickel, Kupfer
oder Chrom.
Für Mantelrohre von Rohrheizkörpern werden in der Praxis je nach den
Anforderungen verschiedene Stahlsorten verwendet. Die Stahlsorte
1.4876 (Nr. nach: Stahlschlüssel, C. W. Wegst, Verlag Stahlschlüssel
Wegst GmbH, 1998) ist ein Standardwerkstoff für den Einsatz bei
Wasserbeheizungen. Wegen der durch den hohen Nickelanteil der
Legierung bedingten Zähigkeit ist die Verarbeitung zu einem
Rohrheizkörper schwierig. Die Stahlsorte 1.4571 ist für den
haushaltlichen bzw. dem lebensmitteltechnischen Anwendungsbereich
geeignet. Bei höheren Belastungen im Einsatz mit korrosiven
Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, sind Korrosionen auf Dauer
jedoch unvermeidbar.
Wenn bei Rohrheizkörpern eine hohe Korrosionsbeständigkeit gefordert
ist, wird in der Praxis die Stahlsorte 2.4858 verwendet. Ein derartiger
Rohrheizkörper ist jedoch teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mantelrohr der eingangs genannten
Art vorzuschlagen, das einerseits ein hinreichend hohes Maß an
Korrosionsbeständigkeit bietet und aus dem der Rohrheizkörper
kostengünstig herstellen lässt.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, dass die Legierung
0,04 bis 0,22 Gew.-% Stickstoff enthält.
Untersuchungen haben gezeigt, dass der Stickstoffgehalt sowohl der
Lochkorrosion und als auch der Spaltkorrosion des Mantelrohrs
entgegenwirkt, was darauf zurückgeführt werden kann, dass der
Stickstoffgehalt das Gamma-Gebiet des Gefüges erweitert und damit
das Austenit-Gefüge stabilisiert. Dies ist insbesondere bei
Rohrheizkörpern wesentlich, die in Wasser, beispielsweise in einem
Kochendwassertopf oder in einem Warmwasserspeicher, zum Einsatz
kommen.
Das Mantelrohr wird vorzugsweise dadurch hergestellt, dass es aus
Stahlblech gerollt und anschließend an der Naht verschweißt wird. Der
Stickstoffanteil unterdrückt beim Schweißen die Ausscheidung von
Chromkarbiden im Stahl, die die Korrosionsbeständigkeit des
Mantelrohrs deutlich herabsetzen würden. Der Chromanteil wird somit
kaum durch Karbidbildung gebunden; vielmehr bildet er an der
Oberfläche des Mantelrohrs Chromoxide, die die Oberfläche in
gewünschter Weise schützen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung enthält die Legierung etwa
0,12 bis 0,22 Gew.-% Stickstoff.
Die Legierung enthält höchstens 1 Gew.-% Silicium. Damit wird auf eine
hohe Zunderbeständigkeit verzichtet. Eine solche wäre erwünscht, wenn
der Rohrheizkörper in Luft oder oft in Luft betrieben werden soll. Bei
einem Rohrheizkörper, der - wie hier - überwiegend in Wasser betrieben
werden soll, kommt es auf eine hohe Zunderbeständigkeit nicht an.
Ein hoher Silicium-Gehalt von beispielsweise 1 bis 4% würde zwar die
Festigkeit und Elastizität des Mantelrohrs erhöhen, damit jedoch die
Verformbarkeit beeinträchtigen. Der vorgesehene niedrige Silicium-
Gehalt hat den Vorteil, dass sich das Mantelrohr auf einfache Weise
plastisch in die für einen Rohrheizkörper übliche gewünschte Form,
beispielsweise Haarnadelform, biegen lässt. Die leichte Verformbarkeit
erleichtert auch das Walzen des Rohrheizkörpers, das üblicherweise
vorgenommen wird, um das in ihn eingebrachte Füllmaterial zu
verdichten.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung enthält die Legierung 4 bis
5 Gew.-% Molybdän. Der Molybdän-Anteil unterstützt die Beständigkeit
des Mantelrohrs gegen Lochkorrosion und Spaltkorrosion sowie gegen
Spannungsrisskorrosion.
Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Stahllegierung für das
Mantelrohr preiswert auf dem Markt erhältlich ist und sich
vergleichsweise einfach zu dem Rohrheizkörper formen lässt, so dass
dieser trotz hoher Korrosionsbeständigkeit preisgünstig ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Rohrheizkörpers mit Mantelrohr und
Fig. 2 eine Aufsicht eines Rohrheizkörpers.
Ein Rohrheizkörper 1 weist ein Mantelrohr 2 auf, in dem eine Heizleiter-
Drahtwendel 3 in eine thermisch leitende, elektrisch isolierende Masse
4, insbesondere Magnesiumoxid-Masse, eingebettet ist. Das Mantelrohr
2 besteht aus einer Stahllegierung mit:
Si: ≦ 1,0%
Cr: 16,5 bis 21%
Mo: 4 bis 5%
Ni: 12,5 bis 26%
N: 0,04 bis 0,22%.
Si: ≦ 1,0%
Cr: 16,5 bis 21%
Mo: 4 bis 5%
Ni: 12,5 bis 26%
N: 0,04 bis 0,22%.
Untersuchungen haben gezeigt, dass für das Mantelrohr 2 insbesondere
eine erste Stahllegierung mit der Nr. 1.4439 (X2CrNiMoN 17-13-5) nach
"Stahlschlüssel", Verlag Stahlschlüssel Wegst GmbH, 1998, einsetzbar
ist, die enthält:
C: ≦ 0,03%
Si: ≦ 1,0%
Mn: ≦ 2,0%
P: 0,045%
S: 0,025%
Cr: 16,5 bis 18,5%
Mo: 4,0 bis 5,0%
Ni: 12,5 bis 14,5%
N: 0,12 bis 0,22%.
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S: 0,025%
Cr: 16,5 bis 18,5%
Mo: 4,0 bis 5,0%
Ni: 12,5 bis 14,5%
N: 0,12 bis 0,22%.
Das Mantelrohr 2 kann alternativ aus einer zweiten Stahllegierung mit
der Nr. 1.4539 (X1NiCrMoCuN 25-20-5) bestehen, die enthält:
C: ≦ 0,02%
Si: ≦ 0,7%
Mn: ≦ 2,0%
P: 0,03%
S: 0,015%
Cr: 19,0 bis 21,0%
Mo: 4,0 bis 5,0%
Ni: 24,0 bis 26,0%
N: 0,04 bis 0,15%
Cu: 1,0 bis 2,0%.
C: ≦ 0,02%
Si: ≦ 0,7%
Mn: ≦ 2,0%
P: 0,03%
S: 0,015%
Cr: 19,0 bis 21,0%
Mo: 4,0 bis 5,0%
Ni: 24,0 bis 26,0%
N: 0,04 bis 0,15%
Cu: 1,0 bis 2,0%.
Diese Stahllegierungen sind für andere Einsatzzwecke auf dem Markt
erhältlich.
Das Mantelrohr 2 wird aus einem planen Blechstreifen der genannten
Stahlsorte gerollt und anschließend an der Naht 5 verschweißt. Danach
wird in üblicher Weise die Heizleiter-Drahtwendel 3 eingeführt, wonach
die Masse 4 eingefüllt wird. Anschließend wird die Masse 4 durch
Walzen des Mantelrohrs 2 verdichtet. Danach wird dann das Mantelrohr
2 geglüht und in die Gestalt des Rohrheizkörpers 1 (vgl. Fig. 2)
gebogen.
Der so hergestellte Rohrheizkörper hat sich bei preiswerter Herstellung
sehr korrosionsfest gezeigt und eignet sich vor allem im Betrieb in
Wasser, speziell bei einem Kochendwassertopf,
Kochendwasserbereiter, Warmwasserspeicher, Dampferzeuger oder
Durchlauferhitzer.
Claims (10)
1. Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers aus einer
Stahllegierung, die Chrom und Nickel enthält,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 0,04 bis 0,22 Gew.-% Stickstoff enthält.
2. Mantelrohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 0,12 bis 0,22 Gew.-% Stickstoff enthält.
3. Mantelrohr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung höchstens 1,0 Gew.-%, insbesondere höchstens 0,7 Gew.-%,
Silicium enthält.
4. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 16 bis 21 Gew.-% Chrom enthält.
5. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 16,5 bis 18,5 Gew.-% Chrom enthält.
6. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 12 bis 26 Gew.-% Nickel enthält.
7. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 12,5 bis 14,5 Gew.-% Nickel enthält.
8. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Legierung 4 bis 5 Gew.-% Molybdän enthält.
9. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mantelrohr (2) aus Blech der genannten Legierung gerollt und
an der Rollnaht verschweißt ist.
10. Mantelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrheizkörper (1) zum Betrieb in Wasser bestimmt ist.
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