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DE10040749A1 - Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers - Google Patents

Mantelrohr eines elektrischen Rohrheizkörpers

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DE10040749A1
DE10040749A1 DE2000140749 DE10040749A DE10040749A1 DE 10040749 A1 DE10040749 A1 DE 10040749A1 DE 2000140749 DE2000140749 DE 2000140749 DE 10040749 A DE10040749 A DE 10040749A DE 10040749 A1 DE10040749 A1 DE 10040749A1
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nickel
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DE2000140749
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Reinhard Kreiter
Johannes Mattias
Juergen Schrader
Peter Doerries
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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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%.
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%.
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%.
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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