A szobahőmérsékleten tökéletesen illeszkedő patronos fűtőelem komoly problémát jelenthet, ha a rendszer felmelegszik. Ez nem tervezési hiba, hanem egy alapvető fizikai elv következménye: az anyagok hevítéskor kitágulnak. A kihívás egyre hangsúlyosabbá válik, ahogy a fűtőberendezés hosszabb lesz. Egy 1200 mm-es patronos fűtőben a teljes tengelyirányú növekedés a hidegindítástól az üzemi hőmérsékletig jelentős lehet. Ha a beépítési távolság nem veszi figyelembe ezt a tágulást, a fűtőelem beszorulhat az üregbe, eltorzulhat vagy a vártnál sokkal korábban meghibásodhat.
Ha egy fémtárgyat felmelegítenek, minden irányba kitágul. A patronos fűtő esetében mind az átmérő, mind a hossz növekszik. Az átmérő tágulása általában kezelhető, mert az üreg is kitágul. Az axiális tágulás esetében azonban más a helyzet. A fűtőtest a hosszában növekszik, míg az üreg-különösen egy zsáklyuk-nem ad helyet ennek a növekedésnek a zárt végén. Az eredmény egy olyan nyomóerő, amely a fűtőtestet az üreg aljához nyomja, a végét pedig bármihez, ami a helyén tartja.
A tágulás mértéke három tényezőtől függ: a burkolat anyagától, az üzemi hőmérséklettől és az eredeti hossztól. A rozsdamentes acél, a legelterjedtebb köpenyanyag, hőtágulási együtthatója körülbelül 17 ppm/C Celsius-fokon. A 20 fokról 500 fokra felmelegített 1200 mm-es fűtőtest ezért nagyjából 1200 × 0,000017 × 480-al tágul, ami körülbelül 9,8 milliméternek felel meg. Ez majdnem egy teljes centiméternyi növekedést jelent. Egy vaküregben, ahol nincs ráhagyás erre a tágulásra, a fűtőelemnek nincs hova mennie. Megcsavarodik, meghajlik vagy az üreg falához kényszeríti magát, kellő nyomással ahhoz, hogy megrepedjen a belső magnézium-oxid szigetelés.
A megoldás nem az, hogy szobahőmérsékleten nagyobb legyen az üreg, mert az légrés problémát okozna. Ehelyett a megközelítés magában foglalja egy tágulási rést az üreg csúcsán. Egy egyszerű gyakorlat annak biztosítása, hogy az üreg mélysége valamivel nagyobb legyen, mint a fűtőtest fűtött hossza. A zárt végén lévő 1-2 milliméteres rés lehetővé teszi a fűtőelem számára, hogy axiálisan növekedjen anélkül, hogy a mélypont kimenne. Ez a rés nem befolyásolja a hőteljesítményt, mert a fűtőtest csúcsa már tervezésénél fogva hideg zóna.
Egy másik gyakran figyelmen kívül hagyott szempont a lezáróvég felszerelése. Ha a fűtőtest szorosan be van szorítva a vezetékkimenetnél, az axiális tágulási erőnek nincs más helye, mint a bilincsben és a vezetékekben. Sok termikus ciklus során ez kifáraszthatja a belső krimpelő csatlakozást, vagy meglazíthatja a vezetékeket. Egy olyan rögzítési elrendezés, amely lehetővé teszi a fűtőelem enyhén „lebegését”,-például a tartókonzolon keresztül történő átcsúsztatás, nem pedig egy merev bilincs-, lehetővé teszi a tágulást anélkül, hogy megterhelné a végződést.
A nagyon hosszú, magas hőmérsékleten működő fűtőberendezések esetében egyes kiviteleknél rugós rögzítés található a vezeték végén. A rugó összenyomódik, amikor a fűtőelem kitágul, állandó érintkezési nyomást fenntartva anélkül, hogy kemény ütközést hozna létre. Ez a megközelítés általános azokban az alkalmazásokban, ahol a fűtőelem vízszintesen van felszerelve, és nem támaszkodhat a gravitációra, hogy ülve tartsa.
Az anyagválasztás is befolyásolja a terjeszkedési viselkedést. Az Incoloy® ötvözetek hőtágulási együtthatója hasonló a rozsdamentes acélhoz, de jobb mechanikai szilárdságot tartanak fenn magas hőmérsékleten, ellenállva a nagy tágulási erők esetén fellépő deformációnak. A széles hőmérséklet-ingadozású alkalmazásokhoz-környezeti hőmérsékletről 600 fokra vagy annál nagyobbra-az Incoloy® hüvelyeket gyakran előnyben részesítik, mert jobban bírják a tágulási és összehúzódási feszültséget, mint a normál rozsdamentes acél.
A tágulás közvetlen mérése ritkán praktikus gyártási környezetben, de a hatások könnyen észrevehetők. Az a fűtőtest, amelyet az üzembe helyezés után nehéz eltávolítani, vagy amelyen meghajlás vagy felületi sápadtság jelei mutatkoznak, valószínűleg küzdött az üregével. Az üregmélység ellenőrzése, egy kis rés biztosítása a csúcson, és rugalmas rögzítés a vezető végén olyan egyszerű lépések, amelyek a rejtett ellenségből származó hőtágulást kezelhető tényezővé változtatják. Ha a tágulást megfelelően alkalmazzuk, egy hosszú patronos fűtőtest több ezer alkalommal tud körbefordulni anélkül, hogy a mechanikai igénybevételek kialakulnának, amelyek idő előtti meghibásodáshoz vezetnek.
