DE2548945A1

DE2548945A1 - Austenitic alloy for sheathing of electric heating tube - contains silicon to prevent oxide-darkening during processing (OE150276)

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; DE2548945C2; AT332951B

Abstract

The austenitic alloy, for the outer sheating of an electrical heating tube, contains 16-25% Cr, 8-80% pref. 45% Ni and Fe, and a low carbon content. The alloy is protected against darkening in colour by adding 1-4% Si and heating to 700 degrees C in a steam atmos. i.e. the oxide layer does not differ essentially from the metal. The amount of unstabilised carbon in the alloy is 0.06%. Alternatively, it is alloyed with Ti or otherwise stabilised. The sheathing is polished by an electrolytic process.

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.Mainly used as jacket material for electric tubular heating elements Austenitic alloy The invention relates to a sheath material for electrical Mainly austenitic alloy used for tubular heating elements, in small quantities of ferrites, with 16 to 25% chromium, 8 to 80%, preferably less than 45% nickel and iron as main components, in which further components, e.g. manganese can be contained in small amounts, on the order of uln 2% and which has a low carbon content.

Es gibt eine Reihe von Anwendungsgebieten für elektrische Rohrheizkörper, bei denen die Rohrheizkörper zwar vorwiegend für die Erhitzung von Flüssigkeiten, z.B. There are a number of areas of application for electric tubular heaters, where the tubular heating elements are mainly used for heating liquids, e.g.

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.Water or detergents can be used, but nevertheless through the Type of installation or the respective purpose at least the risk of one are exposed to partial drying out, or inevitably a partial one during operation Dry cycle occurs. Dishwashers are mentioned here as an example, in where the tubular heater is often only covered by a little water, so that inaccurate The level regulator is working or the surface of the dishwasher is not completely level Do not immerse parts of the radiator in the water, but only in a drizzle lie.

Als Folge eines partiellen Trockenganges tritt eine Oxydation des f'ohrman-tels an der betroffenen Stelle auf. As a result of a partial drying process, the ear mantles on the affected area.

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. With the alloys previously used for the jacket pipes of the tubular heating element If the drying area shows a dark color as a result of the oxidation, which is an undesirable flaw in the visible built-in radiators. In addition, there is rust formation in the oxide layer, which occurs in lower-alloy steels occurs as they are usually used for reasons of cost. Here's an example the well-known alloy with 18% chromium, 8% nickel and a carbon content smaller mentioned as 0.06%.

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.The darkening that occurs is mainly due to the oxidation of the Chromium attributed to chromium oxide. It is known to have such lower alloyed ones Chrome-nickel steels, which contain less than 20% nickel, by applying a additional nickel layer, which is diffused in, against corrosion and in particular To protect stress corrosion cracking (Austrian

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.Patent 275 261), for the mentioned application by the occurrence of chlorine ions in the rinsing liquid are essential, however, only the corrosive attack can thereby occur, but not the darkening that occurs be eliminated when dry. It has also been suggested to use tubular heating elements to oxidize from the outset for the purposes mentioned, thus with partial Drying cycle the overheating satellite is not visible, however this is only with those alloys are possible with so much nickel or chromium on the surface and there is so little iron that rust does not occur.

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.These alloys are expensive. Because of the oxidation occurring The dark color of the radiator jacket in shades of brown is the result of oxidized radiators visible installation in the interior of a dishwasher, clad with stainless steel or the like ugly.

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. According to the invention, a jacket material of the type mentioned the darkening of an oxide layer by adding 1 to 4 d of silicon to the alloy Chromium-nickel-iron alloy prevents so when heating the with jacket pipes Tubular heating elements made of this material up to 7000 C if necessary in In a steam atmosphere, an oxidation layer that forms is removed from the bare metal does not differ significantly, and that the proportion of unstabilized carbon to avoid intergranular corrosion is below 0.06 96 or the Carbon or the like by adding titanium. stabilized in a known manner is.

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. Normally, the carbon content is inherently below the specified Value of 0.06 96 held. In special cases, the carbon is stabilized by adding titanium or the like. in the stoichiometrically correct ratio.

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. The described effect of color stabilization can thereby be achieved explain that the diffusion rate and oxygen affinity of silicon is larger than that of the choir, so that it becomes superficial on the radiator during oxidation forms a high percentage SiO2 layer, which is colorless. Particularly beneficial the smoothest possible surface, as made by polishing, in particular electrolytic polishing, can be generated.

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. While the darkening of the oxide layer in alloys with low Silicon content, which is less than 1 96, due to a chromium-nickel-iron oxide arises, which in low-alloy steels causes rusting due to its iron content tends to rust, the high-percentage quartz layer in the steels according to the invention not.

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. Tubular heater iii X one made of Cljroru nickel steel with 17 to 19 % Chromium, up to 12% nickel, a maximum of 2 96 manganese, 1 to 4 96 silicon and 0.06 96 Carbon-containing casing pipes have been intentionally created frequently partial drying process in a long-term test in the steam-saturated atmosphere operated by dishwashers, so that there is an oxidation of the jacket pipe came. There was no visible discoloration or rusting of the jacket pipe.

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. It should be mentioned that for tubular heaters that dry at relatively high Temperatures are operated, and at which neither compliance with a bare Radiator surface is necessary or desirable, nor the risk of an intergranular There is already a corrosion attack, a chrome-nickel steel as casing pipe material with 17 to 19 96 chromium, 8 to 10 96 nickel, a maximum of 2 96 manganese and 2 to 3 96 silicon is used, the carbon content being chosen to be about 0.15%. The addition of silicon only serves to increase the scale resistance. A corresponding one Steel is specified in the US standard AISI 302 D. Such a steel is from those mentioned Reasons, in particular because of the high carbon content, for applications in which there is a risk of intergranular corrosion attack, unsuitable. It should be mentioned that in dishwashers during the drying cycle on the jacket pipe, the is in an atmosphere saturated with water vapor and often containing chlorine ions, Temperatures of 600 to 7000 C can be reached, which is essential for the occurrence of the intergranular corrosion are critical.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

As a jacket material for electrical tubular heating elements, mainly Austenitic alloy with 16 to 25 96 chromium, 8 to 80 96, preferably below 45 96 Nickel and iron as main components and low carbon content, thereby characterized in that the alloy by adding 1 to 4 96 silicon Heating of the tubular heating element equipped with a jacket tube made of this material up to 7000C, if necessary in a steaming atmosphere, protected from darkening is, so that an oxidation layer that forms is not significantly different from the bare metal differs, and that the proportion of unstabilized carbon in the alloy is below 0.06'in or the carbon by adding titanium or the like. stabilized is.

2. tubular heater with a jacket tube made of the material according to claim 1, characterized in that the jacket tube is one by pickling, grinding or Polishing, in particular electrolytic polishing produced, smooth surface.