Ko delujejo pri visokih temperaturah, kartušni grelniki iz nerjavečega jekla-ki se pogosto uporabljajo v industrijskih aplikacijah za ogrevanje-neizogibno ustvarjajo površinski oksidni kamen zaradi interakcij s kisikom iz okolja. To ustvarjanje je mogoče razdeliti na več stopenj in se drži temeljnih načel visoko{3}}oksidacije kovin. Med fazo zgodnje oksidacije krom na površini iz nerjavečega jekla prednostno reagira s kisikom, da tvori tanko zaščitno prevleko CrO₃, ko temperatura grelnika naraste nad 300 stopinj. Ta debela plast uspešno preprečuje nadaljnjo difuzijo kisika. Pri temperaturah nad 600 stopinj v fazi stabilne oksidacije postane reakcija intenzivnejša, združuje železo, nikelj in krom, da nastanejo kompleksni mešani oksidi, kot sta FeCrO₄ in NiCrO₄, zaradi česar se lestvica opazno zgosti. Oksidna lestvica se zgosti in razsloji v celotni fazi rasti pri temperaturah nad 800 stopinj, notranja plast pa je bogata s kromom, zunanja plast pa je v glavnem sestavljena iz železovih oksidov (Fe₂O₃ in Fe3O₄). Struktura izgubi svoje obrambne lastnosti, ko postane porozna. Delovna temperatura, vsebnost kisika in vodne pare v okoliškem zraku, sestava nerjavnega jekla (zlasti silicij, aluminij in krom za odpornost proti oksidaciji) in pogostost toplotnega kroženja so pomembne spremenljivke, ki vplivajo na hitrost tvorbe.
Oksidni kamen vpliva na delovanje grelnika na različne načine. Ker je toplotna prevodnost lestvice (0,5-2 W/m·K za železove okside) znatno nižja kot pri kovinskem substratu (15-20 W/m·K za nerjavno jeklo), najprej zmanjša učinkovitost toplotne prevodnosti. Za enake učinke segrevanja so potrebne višje delovne temperature, ker odebelitev luske povzroči dodatno plast toplotne odpornosti, ki preprečuje prenos toplote. Posledično so večje temperaturne razlike med zunanjostjo in notranjostjo, kar poveča toplotno obremenitev in poveča porabo energije, hkrati pa zmanjša učinkovitost. Drugič, spremeni značilnosti električnega upora: močna oksidacija lahko oslabi površinsko izolacijo, kar lahko ogrozi varnost; v aplikacijah z izmeničnim tokom lahko povzroči dodatne dielektrične izgube; in površinski upor se poveča, kar lahko povzroči neenakomerno porazdelitev toka. Zaradi neusklajenih koeficientov toplotnega raztezanja s substratom, lestvica mehansko poslabša lastnosti, kar povzroči mikrorazpoke in medfazne napetosti. Med toplotnimi cikli je krhka luska nagnjena k lomljenju, kar razkrije nove površine substrata in pospeši večjo oksidacijo. Dolgotrajna-izpostavljenost oslabi notranjo odpornost z izčrpanostjo proti oksidaciji odpornih komponent v substratu, kot je krom. Poleg tega se dovzetnost za korozijo poveča, ker porozna lestvica absorbira jedke snovi (kot sta Cl⁻ in SO₄²⁻), kar lahko povzroči nastanek celic koncentracije kisika po delnem lomljenju ali galvanskih korozijskih celic med lestvico in podlago. Vodni kamen se lahko spremeni v sulfide v pogojih, ki vsebujejo žveplo, kar pospeši korozijo.
Oksidni kamen posebej vpliva na življenjsko dobo prek neposrednih in posrednih mehanizmov. Neposredno skrajša življenjsko dobo prek porabe materiala, saj oksidacija pretvori kovino v okside, kar zmanjša efektivni presek, zlasti s cikličnim lomljenjem, ki pospeši izgubo. Poslabšuje toplotno utrujenost s spreminjanjem površinske emisivnosti in odvajanja toplote, kar povzroča lokalno pregrevanje, medtem ko neusklajenost koeficientov dodaja napetost, spodbuja nastanek in širjenje razpok. Neenakomerna porazdelitev vodnega kamna ustvarja vroče točke s slabim odvajanjem toplote, ki služijo kot izvor prezgodnje okvare. Posredno poveča pogostnost vzdrževanja, saj močno oksidirani grelniki zahtevajo več čiščenja, kar tvega mehanske poškodbe med procesi. Poslabšanje zmogljivosti lahko povzroči zgodnjo zamenjavo še pred resničnim koncem--življenjske dobe. Raztrgani kamen lahko onesnaži medij ali zamaši sisteme, kar povzroči sekundarne okvare, ki poškodujejo grelec.
Tehnike optimizacije materiala vključujejo uporabo aluminiziranih/silikoniziranih površin za težke razmere, dodajanje redkih zemeljskih elementov (npr. Ce, Y) za spodbujanje oprijema vodnega kamna in uporabo visoko-kroma, visoko-niklja, kot sta 310S ali 253MA za izboljšano inherentno odpornost. Kontrole procesa vključujejo poliranje za nižje začetne stopnje, zmanjšanje površinskih napak, kot so praske, ki pospešijo oksidacijo, in optimizacijo toplotne obdelave za homogeno mikrostrukturo. Izogibanje nepotrebnemu pregrevanju, vzpostavitev ustreznih zgornjih meja, zmanjšanje start-stop ciklov za toplotno stabilnost in upravljanje atmosfere (npr. znižanje parcialnega tlaka kisika ali vodne pare) so vse komponente operativnega upravljanja. Redni pregledi za preverjanje debeline in oblike lusk, pravilno čiščenje (kemično ali mehansko ščetkanje) za odstranitev ohlapnega kamna in beleženje procesa oksidacije za napovedovanje življenjske dobe so del vzdrževanja.
Skratka, med visoko-temperaturnim delovanjem je odlaganje oksidnega kamna na grelnikih kartuš iz nerjavečega jekla neizogibno in postopoma skrajša življenjsko dobo. Poleg porabe materiala in sprememb termo-električnih lastnosti povzroča sekundarne procese poškodb. Ciljno usmerjene spremembe materialov, postopkov in operacij lahko uspešno odložijo oksidacijo in povečajo dolgoživost z razumevanjem dinamike nastajanja in posledic. Za najboljše rešitve proti -oksidaciji morajo praktične izvedbe najti kompromis med stroški, zmogljivostjo in vzdrževanjem.
