DE2548945C2 - Als Mantelwerkstoff für elektrische Rohrheizkörper dienende, vorwiegend austenitische Legierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine als Mantelwerkstoff für elektrische Rohrheizkörper dienende, vorwiegend austenitische Legierung mit 16 bis 25% Chrom, 8 bis 45% Nickel und Eisen als Hauptbestandteilen und mit einem entsprechenden Siliziumgehalt

Es sind Chrom-Nickel-Stähle bekannt, die z. B. entsprechend der US-Norm AISI 302 D 17 bis 19% Chrom, 8 bis 10% Nickel, maximal 2% Mangan und 2 bis 3% Silizium enthalten. Der Kohlenstoffgehalt dieser Stähle liegt über 0,1 im allgemeinen bei etwa 0,15%. Diese Stähle eignen sich nicht für Mantelrohre von Rohrheizkörpern, da bei den üblichen Betriebstemperatüren zwischen 400 und 700⁰C bei Einwirken von Wasser und Chlorionen eine interkristalline Korrosion auftritt, die zur Spannungsrißkorrosion und damit zum Ausfall des Rohrheizkörpers führt.

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 Geschirrspülmaschinen genannt, in denen der Rohrheizkörper oft nur 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.

Ais Folge eines partiellen Trockenganges tritt eine Oxydation des Rohrmantels an der betroffenen Stelle auf.

Bei den bisher verwendeten Legierungen für die Mantelrohre der Rohrheizkörper zeigt sich an der Trockengangstelle 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 Auftreten einer zusätzlichen Nickelschicht, die eindiffundiert wird, gegen Korrosion und insbesondere Spannungsrißkorrosion zu schützen (österr. Patent 2 75 261), 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 Überhitzungsstelle 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 oxierte Heizkörper beim sichtbaren Einbau in dem mit rostfreiem Edelstahl verkleideten Innenraum einer Geschirrspülmaschine od. dergl. häßlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mantelwerkstoff für elektrische Rohrheizkörper vorzuschlagen, welcher eine wesentlich bessere Beständigkeit bei relativ hohen Betriebstemperaturen hat.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1. Der Unteranspruch beschreibt eine bevozugte Legierung.

Wenn möglich, sollte der Kohlenstoffanteil von vornherein unter dem angegebenen Wert von 0,06% gehalten werden. Wenn dies aus herstellungstechnischen Gründen nicht möglich ist, erfolgt eine Stabilisierung des Kohlenstoffs durch Zulegierung von Titan oder eines gleichwirkenden Elements in stöchiometrisch richtigen Verhältnis.

Der beschriebene Effekt läßt sich dadurch erklären, daß die Diffusionsgeschwindigkeit und Sauerstoffaffinität des Siliziums größer ist als jene des Chroms, 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% ist, durch ein Chrom-Nickel-Eisen-Oxid entsteht, welches bei niedrig legierten Stählen durch seinen Eisengehalt zum Rosten neigt, rostet die hochprozentige Quarzschicht bei den erfindungsgemäßen Stählen nicht.

Rohrheizkörper mit einem aus Chrom-Nickelstahl mit 17 bis 19% Chrom, 8 bis 12% Nickel, maximal 2% Mangan, 1 bis 4% Silizium, und 0,06% Kohlenstoff enthaltendem Mantelrohr wurden bei absichtlich herbeigeführten häufigem partiellem Trockengang im Dauerversuch in der wasserdampfgesättigten Atmosphäre von Geschirrspülmaschinen betrieben, so daß es zu einer Oxydation des Mantelrohres kam. Es trat weder eine mit freiem Auge feststellbare Verfärbung noch ein Rosten des Mantelrohres auf.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Als Mantelwerkstoffe für elektrische Rohrheizkörper dienende, vorwiegend austenitische Legierung mit 16—25% Chrom, 8 bis 45% Nickel und Eisen als Hauptbestandteilen und mit einem entsprechenden Siliziumgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 1 bis 4% Silizium enthält, der Anteil an Kohlenstoff unter 0,06% liegt oder statt dessen der Kohlenstoff durch ίο Zulegieren von Titan stabilisiert ist

2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 17 bis 19% Chrom und 8 bis 12% Nickel.

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