Перейти к содержимому
(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
Telegram - MAX

Выбор материала трубопроводов и сосудов

При низких температурах углеродистая сталь становится хрупкой; для сосудов и труб ниже −40 °C применяют низколегированные стали с ударной вязкостью, нержавеющую сталь, медь и алюминий.

Обычный материал для использования с термальными жидкостями- углеродистая сталь. Однако, при температурах ниже −29 °C, углеродистая сталь не должна использоваться из-за снижения упругости. Проектировщик должен рассмотреть возможность использования 304 или 316 нержавеющих сталей из-за их хорошей низкотемпературной упругости. Другая альтернатива — использование углеродистой стали, которая была произведена специально для сохранения хорошей упругости при низких температурах (Dow Corning USA 1993). Например, Углеродистая сталь до −29 °C.

  • SA - 333 - GR1 −29 до −46 °C
  • SA - 333 - GR7 −46 до −73 °C
  • SA - 333 - GR3 −59 до −101 °C
  • SA - 333 - GR6 до −46 °C

Материалы

Материалы
МатериалПредел
Углеродистая стальДо −40 °C
Низколегированная (09Г2С)До −70 °C
Нержавейка, медь, алюминийКриогенные

Смежная тема — в статье запуск компрессоров при низких температурах.

Как выбрать материал по ударной вязкости?

Материал трубопроводов и сосудов низкотемпературной системы выбирают по ударной вязкости при минимальной рабочей температуре: металл должен сохранять способность поглощать энергию удара, а не раскалываться. Ориентир для сталей — ударная вязкость KCV не меньше 27 Дж на стандартном образце или KCU не меньше 30 Дж/см² при расчётной температуре.

Сталь и температура применения (ориентир)
МатериалПример маркиМинимальная температура
Углеродистая стальСт3сп, 20до −20…−30 °C
Низколегированная сталь09Г2Сдо −70 °C
Аустенитная нержавеющая12Х18Н10Тдо −196 °C и ниже
Медь и латуньМ1, Л63до −196 °C и ниже
Алюминиевые сплавыАМгдо −196 °C и ниже

Кроме ударной вязкости учитывают температурное сжатие: медная труба длиной 10 м при охлаждении с +20 до −80 °C укорачивается примерно на 17 мм, и без компенсаторов или гибов это ломает пайки. Подробнее о поведении металлов на холоде — в статье хрупкость металлов при низких температурах. Для нижнего контура каскадных установок до −75 °C обычно выбирают медь или нержавеющую сталь.

Частые вопросы

Почему углеродистая сталь не годится для низких температур?

Она становится хрупкой. Ниже порога хладноломкости ударная вязкость резко падает, и трещина распространяется без пластической деформации.

Какую сталь применяют до −70 °C?

Низколегированную, например 09Г2С. Для более низких температур — аустенитную нержавеющую сталь 12Х18Н10Т.

Насколько укорачивается труба при охлаждении?

ΔL = α · L · Δt. Медная труба 10 м при охлаждении на 100 K укорачивается примерно на 17 мм, стальная — на 12 мм, алюминиевая — на 23 мм.

Читайте также

Добавить комментарий
Защитный код