Oprema za kemijsku obradu suočava se s neprijateljskim uvjetima. Kiseline, kaustici, otapala i reaktivni plinovi napadaju metalne komponente. Standardni patronski grijači od nehrđajućeg čelika 304 traju mjesece tamo gdje specijalizirani materijali prežive godine. Format promjera 25 mm, sa svojim značajnim ulaganjem materijala, čini odabir materijala posebno kritičnim za ekonomičan rad.
Okruženje klorida uzrokuje brzu rupičastu koroziju standardnih nehrđajućih čelika. Čak i tragovi klorida u procesnim kemikalijama ili izloženost atmosferi u blizini obalnih objekata iniciraju lokalizirani napad. Udubine prodiru u plašteve grijača, stvarajući puteve curenja struje i eventualni kvar. Velika površina grijača od 25 mm predstavlja više mjesta napada nego manji promjeri.
Nehrđajući čelik 316 dodaje 2-3% molibdena, dramatično poboljšavajući otpornost na kloride. Ova nadogradnja učinkovito podnosi umjerenu izloženost kemikalijama i morsku atmosferu. Za grijače od 25 mm, premija za materijalne troškove je skromna u usporedbi s ukupnom jediničnom vrijednošću-obično 15-20% - što ovo čini zadanim izborom za bilo koju primjenu s potencijalnom izloženošću kemikalijama.
Teška kemijska okruženja zahtijevaju legure nikla. Inconel 600 (76% nikla, 15% kroma, 8% željeza) otporan je na oksidirajuće kiseline i visoko-temperaturnu koroziju. Inconel 800 dodaje kontrolirani ugljik i aluminij za vrhunsku otpornost na karburizaciju u atmosferama toplinske obrade. Ovi materijali koštaju 3-4 puta skuplje od standardnog nehrđajućeg čelika, ali traju 10 puta duže u odgovarajućim primjenama.
Titan nudi jedinstvene prednosti u određenim kemijskim spojevima. Izuzetna otpornost na pucanje od korozije na kloridu čini ga vrijednim u pomorskoj i kemijskoj obradi. Ali niska toplinska vodljivost titana-jedna-šestina od čelika-stvara izazove dizajna. Konstrukcija grijača mora se prilagoditi ovom svojstvu kroz modificiranu unutarnju geometriju kako bi se spriječilo pregrijavanje.
Premazi i površinski tretmani proširuju mogućnosti materijala. Bezelektrično poniklavanje pruža otpornost na kemikalije uz minimalan toplinski utjecaj. Keramičke prevlake poput aluminijeva oksida nude svojstva električne izolacije i kemijske barijere. Oni povećavaju troškove obrade, ali omogućuju standardnim osnovnim materijalima da prežive marginalna okruženja.
Materijali brtvila i brtvila često ograničavaju učinak grijača prije nego što materijali plašta zakažu. Fluorougljične (Viton) brtve podnose 200 stupnjeva i agresivne kemikalije. PTFE podnosi više temperature, ali puzi pod mehaničkim opterećenjem. Brtve od keramičkih vlakana podnose ekstremne temperature, ali nemaju otpornost. Usklađivanje materijala za brtvljenje s kemijskim i toplinskim zahtjevima sprječava prerano curenje.
Prema podacima korozijskog inženjerstva, temperatura eksponencijalno ubrzava kemijski napad. Materijal prikladan za blagu kiselinu na 100 stupnjeva može se brzo pokvariti na 200 stupnjeva . 25mm grijači koji rade na visokoj gustoći vata stvaraju lokalno povišene temperature koje pogoršavaju koroziju. Konzervativne ocjene gustoće u vatima učinkovitije produljuju vijek trajanja u korozivnim primjenama od agresivnog toplinskog dizajna.
Elektrokemijski učinci kompliciraju izbor materijala. Galvanska korozija nastaje kada različiti metali dođu u kontakt u prisutnosti elektrolita. Grijač od nehrđajućeg čelika u aluminijskoj komponenti s vodljivom procesnom tekućinom stvara bateriju koja napada aluminij. Izolacijski rukavci ili odabir kompatibilnog materijala sprječavaju ovaj mehanizam.
Zabrinutost procesnom kontaminacijom ponekad ima prednost nad čistom otpornošću na koroziju. Proizvodnja poluvodiča ne može tolerirati kontaminaciju metalnim ionima. Specijalizirani omotači od glinice visoke čistoće ili kvarcni omotači izoliraju standardne grijače od procesnog okruženja. Oni dodaju toplinsku otpornost, ali sprječavaju kontaminaciju proizvoda koja košta mnogo više od zamjene grijača.
Ekonomska analiza nadogradnje materijala zahtijeva realnu procjenu troškova kvara. Standardni grijač od 500 USD koji se mjesečno pokvari zbog korozivnog servisa košta 6000 USD godišnje plus zastoj. Inconel grijač od 2000 dolara koji traje dvije godine košta 1000 dolara godišnje. 4x veća cijena donosi 12x poboljšanje vrijednosti. Ipak, sustavi nabave usmjereni na nabavnu cijenu često propuštaju ovu aritmetiku.
Protokoli preventivne inspekcije hvataju degradaciju prije kvara. Redoviti vizualni pregled, ispitivanje otpornosti izolacije i nadzor termoelementa otkrivaju da se grijači približavaju kraju--životnog vijeka. Planirana zamjena tijekom prozora održavanja uklanja hitne kvarove. Trošak inspekcije je zanemariv u usporedbi s neplaniranim zastojima u kontinuiranim kemijskim procesima.
