Vstopite v katero koli razpravo o industrijskem ogrevanju in nekdo bo omenil "nerjaveče jeklo", kot da gre za en sam material. V resnici proizvajalci kartušnih grelnikov izbirajo med spektrom zlitin, od katerih je vsaka optimizirana za določena temperaturna območja in kemična okolja. Za aplikacije pri -40 stopinjah te izbire materiala določajo, ali grelnik preživi leta ali odpove v nekaj mesecih.
Nerjaveče jeklo 304 služi kot glavni material za splošno industrijsko uporabo. Vsebnost 18 % kroma in 8 % niklja zagotavlja odlično odpornost proti oksidaciji do 800 stopinj, hkrati pa ohranja žilavost pri kriogenih temperaturah. Avstenitna struktura preprečuje prehod iz duktilnega-v-krhkega, ki pesti ogljikova jekla, in zagotavlja, da plašč ne bo počil med hladnim zagonom ali toplotnim ciklom. Za večino industrijskih aplikacij-v hladnem vremenu-stroji na prostem, hladilna oprema, splošno procesno ogrevanje-304 ponuja najboljše razmerje med zmogljivostjo in ceno.
Nerjaveče jeklo 316L doda 2-3 % molibdena osnovni sestavi 304, kar dramatično izboljša odpornost na kloride in industrijske kemikalije. To postane kritično v morskih okoljih, kemični obdelavi ali uporabi v hrani, kjer sol ali kisla čistila napadajo standardno nerjavno jeklo. Oznaka "L" označuje nizko vsebnost ogljika (pod 0,03 %), kar preprečuje obarjanje karbida med varjenjem, ki bi lahko ustvarilo točke iniciacije korozije. Za kartušne grelnike, ki so izpostavljeni -40 stopinjam in jedkim atmosferam, 316L zagotavlja podaljšano življenjsko dobo, ki upravičuje 20-30-odstotno premijo pri stroških.
Incoloy 800 in 840 predstavljata vrhunsko raven za zahtevne aplikacije. Te zlitine niklja-železa-kroma vsebujejo 30-35 % niklja v primerjavi z 8-10 % nerjavnega jekla, kar zagotavlja vrhunsko odpornost proti oksidaciji in naogljičenju pri visokih temperaturah. Kar je še pomembneje za uporabo v hladnem vremenu, ohranjajo izjemno mehansko trdnost in duktilnost v ekstremnih temperaturnih območjih. Visoka vsebnost niklja zagotavlja tudi odpornost proti toplotnemu šoku zaradi hitrih temperaturnih sprememb – točno to, kar se zgodi, ko se grelec ciklično vklopi pri -40 stopinjah okolja.
Notranje komponente uporabljajo enako specifične materiale. Upornostna žica je običajno NiCr 80/20-80 % niklja, 20 % kroma-izbrana zaradi stabilnih odpornosti in odpornosti proti oksidaciji do 1200 stopinj. Alternativne zlitine, kot je FeCrAl (železo-krom-aluminij), ponujajo višje najvišje temperature po nižji ceni, vendar imajo manjšo duktilnost in hitrejše spreminjanje odpornosti s temperaturnim ciklom. Za predvidljivo delovanje v razponih od -40 stopinj do +800 stopinj NiCr 80/20 ostaja industrijski standard.
Izolacija iz magnezijevega oksida se morda zdi kot blago, vendar se stopnje čistosti zelo razlikujejo. Tehnični-MgO vsebuje nečistoče, ki zmanjšujejo toplotno prevodnost in dielektrično trdnost. MgO visoke-čistosti specializiranih dobaviteljev-Tateho iz Japonske, UCM iz Združenega kraljestva-zagotavlja toplotno prevodnost nad 6 W/m·K, hkrati pa ohranja izolacijsko upornost nad 10¹⁴ Ω·cm pri 20 stopinjah. Ta čistost postane kritična pri konstrukcijah z visoko -watt-gostoto, kjer mora toplota učinkovito teči od žice do ovoja, hkrati pa preprečiti električni izpad.
Izolacija svinčenih žic se sooča z morda najtežjim izzivom pri izbiri materiala. Ostati mora prožen pri -40 stopinjah, hkrati pa preživeti 250 stopinj na priključni točki grelnika. Standardni PVC ne uspe v obeh primerih, postane krhek pod -10 stopinjami in se tali pri 105 stopinjah. Silikonska guma ponuja -60 stopinj prožnost in 200 stopinj neprekinjeno oceno, vendar nima mehanske odpornosti proti obrabi. Rešitev je kompozitna konstrukcija - pletenica iz steklenih vlaken za temperaturno odpornost s silikonsko ali teflonsko prevleko za zaščito pred vlago in kemikalijami. Za ekstremna okolja žica z jedrom iz čistega niklja z mineralno izolacijo (kabel MI) zagotavlja zmogljivost od -200 stopinj do +600 stopinj z absolutno odpornostjo na vlago.
Priključni zatiči in notranje povezave uporabljajo nikelj-mangan ali čiste nikljeve zlitine, da se ujemajo z značilnostmi toplotnega raztezanja nerjavnega ovoja, hkrati pa zagotavljajo korozijsko-odporne električne poti. Medeninasti ali bakreni terminali, čeprav so cenejši, ustvarjajo galvansko korozijske celice, ko so združeni z nerjavnim jeklom, in trpijo zaradi-otrditve med toplotnim ciklom, kar vodi do okvar povezave.
