Warum Siliziumkarbidrohre in einem Heißofen eine längere Lebensdauer haben als Metallrohre

Wenn ein Ofenrohr ausfällt, geschieht dies selten auf eine für das Labor akzeptable Weise. Es hängt durch, bildet Ablagerungen, reißt an einer Aufhängung oder leitet die Wärme nicht mehr so gut wie im ersten Jahr. Genau für dieses Problem wurden Siliziumkarbidrohre entwickelt. Nicht, um “Keramik statt Stahl” zu verwenden. Ein Rohr, das höheren Temperaturen standhält, mehr Wärme abgeben kann und immer noch wie ein Rohr aussieht, wenn die Legierungsversionen bereits anfangen, sich zu verziehen.

Metallstrahlungsrohre wirken auf dem Papier auf den ersten Blick verlockend. Man kann sie schweißen. Man kann sie bearbeiten. Die Bestellung erscheint günstig. Doch dann steigt die Wandtemperatur und es kommt zu Kriecherscheinungen. Es bildet sich eine Oxidschicht, die abblättert und Wärme abführt. Um eine akzeptable Lebensdauer zu gewährleisten, werden viele Legierungsrohre mit einem moderaten Wärmefluss betrieben – oft im Bereich von 25–30 kW/m². Benötigen Sie mehr Leistung? Dann fügen Sie weitere Rohre hinzu oder überlasten Sie die vorhandenen und ersetzen sie früher.

Siliziumkarbid setzt neue Maßstäbe. Das Material weist bei hohen Temperaturen eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und strahlt die Wärme gut ab. Es bildet sich kein dicker, abblätternder Belag. Mit siliziumhaltigem SiC (SiSiC) konstruieren wir regelmäßig Strahlungsrohre für etwa den doppelten Lichtstrom, also rund 50 kW/m², ohne den bei Nickellegierungen auftretenden Leistungsabfall in der Mitte der Spannweite. Die Festigkeit bleibt im Bereich von 1350–1380 °C erhalten. Danach stellt das freie Silizium im SiSiC die Obergrenze dar. Wir verkaufen keine Produkte, die diesen Wert überschreiten, und verlassen uns nicht auf den Zufall.

Nicht jedes SiC-Rohr ist das gleiche Bauteil.

SiSiC ist dicht und gasundurchlässig. Die Verbrennung bleibt im Inneren. Prozessgas bleibt draußen. Lange horizontale Strahlungsrohre, Kühlrohre, einige Sonden – dies ist das Arbeitstier, wenn es auf Dichtheit und Steifigkeit ankommt.

Rekristallisiertes SiC ist porös, sehr rein und bietet eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit. Im Luftbetrieb kann es Temperaturen von bis zu etwa 1600 °C erreichen. Es sollte jedoch nicht unter Druck gesetzt werden. Verwenden Sie es dort, wo Flammen und Temperaturwechsel das Rohr stark beanspruchen und Gasdichtheit keine Rolle spielt.

Gesintertes SiC ist dicht, hochrein, gasdicht und die übliche Wahl für Schutzrohre von Thermoelementen in korrosiven oder abrasiven Gasen. Sensoren registrieren die Veränderung schneller als bei Aluminiumoxid, da die Wand elektrisch leitfähig ist. Bei Platin-Thermoelementen verwenden wir innen oft noch eine Aluminiumoxid-Auskleidung. SiC kann elektrisch so gut leiten, dass es ein feines Element beeinträchtigen kann, wenn man darauf verzichtet.

Die Fehler, die wir tatsächlich sehen, sind langweilig. Ein geschlossenes Ende ist auf den Boden gefallen. Eine Klemme hat die Wand eingeklemmt. Ein Brenner hat außermittig gezündet und auf einer Seite einen heißen Streifen hinterlassen. Ein SiC-Rohr verbeult nicht und funktioniert danach weiter. Es splittert ab. Oxidation ist real – Siliziumdioxid bildet sich an der Luft –, aber sie verläuft in der Regel langsam und wirkt schützend. Ein schlechter Aufhänger ist es nicht.

Wenn Sie Metall durch SiC ersetzen, übernehmen Sie nicht einfach die alten Maße für Länge und Wandstärke und ändern Sie lediglich die Materialbezeichnung. Teilen Sie uns die Temperatur, die Atmosphäre, die Einbaulage (horizontal oder vertikal) sowie an, ob das Rohr gasdicht sein muss. Erst dann sind die Werkstoffsorte und die Wandstärke aussagekräftig. Der Vorteil von Siliziumkarbidrohren ist einfach: mehr Wärmeübertragung durch die Wand, weniger Durchbiegung in der Spannweite, weniger unerwartete Abschaltungen. Das gilt jedoch nur, wenn das Rohr wie ein Ofenteil spezifiziert wird und nicht wie ein Standardrohr von der Stange.