LES MATÉRIAUX DES SERPENTINS DE CHAUFFAGE ÉLECTRIQUE SONT-ILS IMPORTANTS ?

Last updated on janvier 19th, 2023 at 04:00 pm

Tous les matériaux des éléments de chauffages ne sont pas identiques. Les industriels utilisent une variété d’alliages de métal, des céramiques et des matériaux semi-conducteurs, dans les serpentins de chauffage, pour des effets et utilisations différentes. Ce post souligne ces différences et quelles sont celles qui fonctionnent le mieux dans des applications particulières. 

Pourquoi les matériaux des éléments du serpentin de chauffage sont importants

Un élément de chauffage doit pouvoir faire mieux que fournir uniquement de la chaleur. Il doit également résister à des conditions difficiles à l’intérieur du réchauffeur lui-même et dans les environnements dans lesquels il fonctionne. 

Sinon, l’élément chauffant subira une usure prématurée, ce qui entraînera un dysfonctionnement et une défaillance du matériel. Cela dit, il existe quelques conditions usuelles pour lesquelles les éléments du serpentin de chauffage doivent résister pour fonctionner de manière approprié sur le moyen et long terme. 

Conditions auxquelles les éléments du serpentin de chauffage doivent résister

• Température extrêmement élevée 
• Milieu très corrosif 
• Résistance à l’oxydation 
• Faible niveau d’oxygène 
• Salinité élevée  
• Circulation médiocre 

En fonction du secteur d’activité et de l’application, il est impossible d’éviter toutes ces conditions. Cela signifie que les matériaux des éléments du serpentin de chauffage doivent être résistants et durables pour supporter des conditions difficiles. 

Comment différents matériaux influencent la qualité de chauffage/la durée de vie

Choisir un réchauffeur électrique avec les éléments du serpentin de chauffage adéquat est crucial. Cela fera la différence entre une unité durable et une unité à courte durée de vie. Bien entendu, cette durabilité (ou son absence) influence l’efficacité énergétique et les performances de l’appareil. De plus, certains matériaux usuels par rapports à d’autres confèrent une plus grande durabilité et efficacité. 

Acier inoxydable

L’acier inoxydable est le matériau standard des éléments du serpentin de chauffage. Il est composé d’un alliage d’acier avec 13 % à 26 % de chrome. La raison pour laquelle les fabricants utilisent l’acier inoxydable dans les serpentins de chauffage électrique est leur capacité à résister à l’oxydation. C’est le choix standard en matière d’élément de chauffage de l’eau ou d’autres liquides avec une composition chimique similaire à l’eau. Mais cela reste imparfait. L’acier inoxydable tend à se dégrader lorsqu’il y a peu d’oxygène, une salinité élevée ou une circulation médiocre. 

Nickel-Chrome (Inconel®)

Le Nickel-Chrome alias Inconel® est un alliage industriel permettant de résister à des températures cryogéniques allant jusqu’à 1400 °C. Certains dérivés de ce métal ont également une résistance à la traction élevée, allant de 710 à 1103 Mpa. 

Quand les éléments des serpentins de chauffage fabriqués en Inconel® chauffent pour la première fois, ils réagissent à l’oxygène de l’air. Il en résulte une couche d’oxyde de chrome à la surface de l’élément. Le revêtement d’oxyde de chrome protège l’élément du serpentin de chauffage de l’oxydation, de la rupture et les dommages causés par la chaleur. 

L’alliage nickel-chrome possède un niveau de résistance élevé en comparaison aux autres alliages, le rendant approprié pour convertir l’énergie électrique en chaleur. Ce matériau est adapté aux applications dans lesquelles la corrosion et des températures élevées sont impliquées. Elles incluent :

• Applications pétrochimiques
• Forage pétrolier en mer 
• Moteur de fusées, navettes spatiales, turbines à gaz.
• Contrôle de pollution
• Chambres des réacteurs nucléaires

Nickel-Fer-Chrome (Incoloy®)

L’Incoloy®, est un alliage composé de nickel, fer et chrome, c’est un métal bon marché pour des températures atteignant les 1232°C. Il est rentable étant donné qu’il contient moins de nickel que d’autres alliages (tel que l’Inconel®). Il est également simple de fabriquer de l’Incoloy ; les fabricants peuvent le produire aussi simplement que l’acier inoxydable. 

L’Incoloy® a plusieurs classes de résistances. Les formes de base sont moins chères, mais les formes plus coûteuses de l’alliage offrent une protection accrue contre la détérioration structurelle et la corrosion.  

Les classes spécifiques de cet alliage, tel que l’Incoloy® 825 peuvent résister à des substances hautement corrosives tel que les acides sulfuriques et phosphoriques. En général, l’Incoloy® est approprié pour des applications incluant :

• Gainage d’éléments chauffants
• Tubes dans les générateurs de vapeur nucléaires
• Tuyauterie de pétrole/gaz
• Fours industriels
• Échangeurs de chaleur
• Production d’acide
• Traitement Pétrochimique

Semi-conducteurs et autres composants

Les matériaux métalliques ne sont pas les seuls matériaux a être utilisés dans les éléments du serpentin de chauffage. D’autres éléments de chauffage contiennent des semi-conducteurs, des composants inter-métalliques, et même des céramiques. Par exemple, le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur qui peut supporter des températures allant jusqu’à 1625°C et qui est très résistant à l’oxydation. 

D’autres éléments du serpentin de chauffage contiennent du disilicide de molybdène, un composant inter-métallique. Il peut conserver son intégrité sous des contraintes, de températures allant jusqu’à 1800°C, de corrosion, d’oxydation, et à une faible expansion thermique. 

Ces matériaux peuvent servir également comme alternatives viables (ou mises à jour) pour des éléments de serpentins de chauffage. Bien-sûr, s’assurer qu’ils conviennent à vos usages industriels est critique.

Recommandations par Wattco pour vos éléments de chauffage. 

Pour chauffer dans des environnements moins extrêmes, vous pouvez compter sur un serpentin de chauffage électrique fabriqué en acier inoxydable traditionnel (ou autres métaux). Cela inclue le chauffage de l’eau ou celui d’autres liquides et gaz stables. 

Cependant, vous voudrez optez pour un alliage résistant pour des applications industrielles où la corrosion, l’oxydation, et les températures sont importantes. Il s’agit notamment de l’Inconel® et de l’Incoloy® mentionnés ci-dessus, bien que d’autres options puissent être plus appropriées. 

Si vous recherchez le serpentin de chauffage électrique adapté, contactez-nous. Chez Wattco, nous fabriquons les éléments du serpentin de chauffage pouvant résister aux environnements hostiles et nous vous recommandons les meilleures pour votre secteur d’activité.