Iesaistieties jebkurā industriālās apkures diskusijā, un kāds pieminēs "nerūsējošo tēraudu", it kā tas būtu viens materiāls. Patiesībā kārtridžu sildītāju ražotāji izvēlas kādu no sakausējumu klāsta, no kuriem katrs ir optimizēts konkrētiem temperatūras diapazoniem un ķīmiskām vidēm. Lietojot -40 grādus, šīs materiālu izvēles nosaka, vai sildītājs iztur vairākus gadus vai sabojājas mēnešu laikā.
304 nerūsējošais tērauds kalpo kā darba zirga materiāls vispārējiem rūpnieciskiem lietojumiem. Tā 18% hroma un 8% niķeļa saturs nodrošina izcilu oksidācijas izturību līdz 800 grādiem, vienlaikus saglabājot stingrību kriogēnās temperatūrās. Austenīta struktūra novērš elastīgo-uz-trauslo pāreju, kas nomoka oglekļa tēraudus, nodrošinot, ka apvalks neplaisās aukstās palaišanas vai termiskās cikla laikā. Lielākajai daļai rūpniecisko lietojumu aukstā laikapstākļos-āra tehnikai, saldēšanas iekārtām vispārējā procesa apkure-304 nodrošina vislabāko veiktspējas un izmaksu līdzsvaru.
316L nerūsējošais tērauds pievieno 2-3% molibdēna pamata 304 sastāvam, ievērojami uzlabojot izturību pret hlorīdiem un rūpnieciskām ķīmiskām vielām. Tas kļūst kritiski jūras vidē, ķīmiskajā apstrādē vai pārtikas produktos, kur sāls vai skābie tīrīšanas līdzekļi uzbrūk standarta nerūsējošajam tēraudam. Apzīmējums "L" norāda uz zemu oglekļa saturu (zem 0,03%), novēršot karbīda nogulsnēšanos metināšanas laikā, kas var radīt korozijas sākuma punktus. Kasetņu sildītājiem, kas pakļauti gan -40 grādu, gan korozīvai atmosfērai, 316L nodrošina pagarinātu kalpošanas laiku, kas attaisno tā 20-30% izmaksu piemaksu.
Incoloy 800 un 840 ir augstākās kvalitātes līmenis prasīgiem lietojumiem. Šie niķeļa-dzelzs-hroma sakausējumi satur 30-35% niķeļa, salīdzinot ar nerūsējošā tērauda 8-10%, nodrošinot izcilu izturību pret oksidēšanu un karburizāciju augstās temperatūrās. Vēl svarīgāk ir tas, ka tie saglabā izcilu mehānisko izturību un elastību ekstremālos temperatūras diapazonos. Augstais niķeļa saturs nodrošina arī izturību pret termisko triecienu, ko izraisa straujas temperatūras izmaiņas – tieši tas, kas notiek, kad sildītājs ieslēdzas -40 grādu apkārtējās vides apstākļos.
Iekšējās sastāvdaļas izmanto tikpat specifiskus materiālus. Pretestības vads parasti ir NiCr 80/20-80% niķeļa, 20% hroma-, kas izvēlēts tā stabilo pretestības raksturlielumu un oksidācijas pretestības dēļ līdz 1200 grādiem. Alternatīvie sakausējumi, piemēram, FeCrAl (dzelzs-hroms-alumīnijs), piedāvā augstāku maksimālo temperatūru par zemākām izmaksām, taču tiem ir zemāka elastība un straujāka pretestības maiņa, mainoties temperatūrai. Lai nodrošinātu paredzamu veiktspēju diapazonā no -40 grādiem līdz +800 grādiem, NiCr 80/20 joprojām ir nozares standarts.
Magnija oksīda izolācija var šķist prece, taču tīrības līmenis ir ļoti atšķirīgs. Tehniskās -gradācijas MgO satur piemaisījumus, kas samazina siltumvadītspēju un dielektrisko izturību. Augstas-tīrības MgO no specializētiem piegādātājiem-Tateho no Japānas, UCM no Apvienotās Karalistes-nodrošina siltumvadītspēju virs 6 W/m·K, vienlaikus saglabājot izolācijas pretestību virs 10¹⁴ Ω·cm 20 grādu temperatūrā. Šī tīrība kļūst kritiska augsta -vatu-blīvuma konstrukcijās, kur siltumam ir efektīvi jāplūst no stieples uz apvalku, vienlaikus novēršot elektrības pārrāvumus.
Iespējams, ka svina stieples izolācija saskaras ar vissmagāko materiālu izvēles izaicinājumu. Tam jāpaliek elastīgam -40 grādos, vienlaikus izdzīvojot 250 grādi sildītāja savienojuma punktā. Standarta PVC neizdodas abos gadījumos, kļūst trausls zem -10 grādiem un kūst pie 105 grādiem. Silikona gumija piedāvā -60 grādu elastību un 200 grādu nepārtrauktu vērtējumu, taču tai trūkst mehāniskās nodilumizturības. Risinājums ir kompozītmateriāla konstrukcijas-stikla šķiedras pinums temperatūras noturībai ar silikona vai teflona pārklājumu mitruma un ķīmiskai aizsardzībai. Ekstrēmās vidēs tīra niķeļa vads ar minerālu izolāciju (MI kabelis) nodrošina spēju no -200 grādiem līdz +600 grādiem ar absolūtu mitruma noturību.
Termināla tapās un iekšējos savienojumos tiek izmantoti niķeļa-mangāna vai tīra niķeļa sakausējumi, lai tie atbilstu nerūsējošā apvalka termiskās izplešanās īpašībām, vienlaikus nodrošinot pret koroziju{1}}izturīgus elektriskos ceļus. Misiņa vai vara spailes, lai gan tās ir lētākas, rada galvaniskās korozijas šūnas, ja tās ir savienotas pārī ar nerūsējošo tēraudu, un cieš no sacietēšanas termiskās cikla laikā, kas izraisa savienojuma kļūmes.
