Wybór materiałów dla zaworów kriogenicznych

Wybór materiałów dla zaworów kriogenicznych

Czynnikami roboczymi zaworów kriogenicznych są nie tylko niskie temperatury, ale często również toksyczność, palność lub wybuchowość, a także wysoka przenikalność. To dyktuje wiele specjalnych wymagań dla materiałów zaworów. Właściwości mechaniczne stali w temperaturach kriogenicznych różnią się od tych w temperaturze pokojowej. Oprócz wytrzymałości, najważniejszą cechą charakterystyczną stali kriogenicznej jest jej udarność w niskich temperaturach. Ta udarność w niskich temperaturach jest związana z temperaturą przejścia kruchego materiału; im niższa temperatura przejścia kruchego, tym lepsza udarność w niskich temperaturach. Metale o sieci krystalicznej typu przestrzennie centrowanej (BCC), takie jak stal węglowa, doświadczają kruchości w niskich temperaturach, podczas gdy udarność metali o sieci krystalicznej typu płasko centrowanej (FCC), takich jak austenityczna stal nierdzewna, jest w dużej mierze niezależna od niskich temperatur.

Materiały używane do elementów odpornych na ciśnienie, takich jak korpus i pokrywa zaworu kriogenicznego, zazwyczaj wykorzystują wytrzymałe materiały o dobrej wytrzymałości w niskich temperaturach. Należy również wziąć pod uwagę takie czynniki, jak spawalność, obrabialność, stabilność i opłacalność. Firmy inżynieryjne zazwyczaj projektują dla niskich temperatur -46°C, -101°C i -196°C. Niskotemperaturowa stal węglowa jest ogólnie stosowana dla klasy niskotemperaturowej -46°C, podczas gdy austenityczna stal nierdzewna serii 300 jest ogólnie stosowana dla klas niskotemperaturowych -101°C i -196°C. Ten rodzaj stali nierdzewnej ma umiarkowaną wytrzymałość, dobrą udarność i dobre właściwości przetwórcze. Zgodnie z ASMEB31.3, najniższa temperatura stosowania powszechnie używanych materiałów dla zaworów niskotemperaturowych.