Në mjedise të ashpra të nënshtruara si ndaj temperaturave kriogjenike ashtu edhe ndaj presionit ultra të lartë - ku mjedisi është azot i lëngshëm (pika e vlimit: -196°C), temperatura e funksionimit bie në -200°C dhe presioni arrin 20MPa (~200 atm) - dështimi i çdo komponenti vulosës mund të shkaktojë pasoja katastrofike. Për unazat metalike të vulosjes me një diametër të brendshëm prej 110 mm dhe diametër teli prej 3.2 mm, përzgjedhja shkencore e materialeve dhe projektimit strukturor bëhet kritike.
I. Sfidat kryesore në kushte ekstreme
- Kurth i Brishtësisë në Temperaturë të Ulët:Në -200°C, fortësia e shumicës së materialeve bie ndjeshëm, ndërsa brishtësia rritet. Unazat e vulosjes rrezikojnë thyerje katastrofike për shkak të përqendrimit të stresit ose ndikimit të vogël.
- Kërcënimi i deformimit nga presioni i lartë:Presioni prej 20MPa kërkon rezistencë ultra të lartë ndaj rrjedhjes dhe ngurtësi anti-deformim për të parandaluar dështimin e shkaktuar nga kompresimi i tepërt, nxjerrja (nga boshllëqet e flanxhave) ose paqëndrueshmëria strukturore.
- Rreziku i mospërputhjes termike:Dallimet në koeficientët e zgjerimit termik (CTE) midis materialeve të unazave të vulosjes (p.sh., çelik inox) dhe materialeve të flanxhave mund të shkaktojnë humbje të kontaktit të vulosjes, rrjedhje të presionit ose mbingarkesë të lokalizuar nga stresi.
- Përputhshmëria e azotit të lëngshëm:Pavarësisht inercisë kimike të azotit të lëngshëm, materialet izoluese duhet të mbeten plotësisht të qëndrueshme në -200°C, duke eliminuar rreziqet e brishtësisë, tranzicioneve fazore ose dekompozimit.
- Aftësia e mirëmbajtjes së vulosjes:Materialet kërkojnë rrjedhje plastike të moderuar ("rrjedhje e ftohtë") për të mbushur defektet mikroskopike të flanxhave dhe për të arritur vulosjen fillestare. Ato duhet të ruajnë rikuperim elastik të mjaftueshëm për të përballuar luhatjet e presionit ose ciklet termike.
II. Rekomandime kryesore: Çelik inox austenitik dhe lidhje speciale
Duke marrë parasysh ekuilibrin e performancës, efektivitetin e kostos dhe pjekurinë e zinxhirit të furnizimit, materialet e mëposhtme kanë përparësi për unazat 110×3.2 mm nën -200°C/20MPa:
- Çelik inox austenitik i përmirësuar (Zgjedhja kryesore):
- Notat: 304L / 316L.Përmbajtja ultra e ulët e karbonit minimizon rrezikun e reshjeve të karbit gjatë saldimit ose ciklit termik, duke siguruar rezistencë kriogjenike.Rezistenca e shkëlqyer ndaj brishtësisë, përpunimi i mirë dhe përputhshmëria me azotin e lëngshëm i bëjnë ato optimale. Rezistenca e 304L është e mjaftueshme në 20MPa; përmirësojeni në 316L që përmban Mo nëse ekzistojnë gjurmë të papastërtive korrozive.
- Përparësitë kryesore:Pjekuri industriale, kontroll i kostos, rezistencë superiore kriogjenike (impakt me prerje V Charpy >100J në -196°C).
- Rekomandimi i Shtetit:Tel i tërhequr në të ftohtë i pjekur në tretësirë me trajtim kriogjenik dhe bluarje precize.
- Bronz alumini (Alternativë kritike):
- Notat:C95400 (CuAl10Fe3) / C95500 (CuAl11Fe6Ni6).
- Përparësitë kryesore:Rezistencë kriogjenike e pakrahasueshme (ruan duktilitetin deri në -269°C), rezistencë/fortësi e lartë për t'i rezistuar ekstrudimit/konsumimit, rrjedhje e shkëlqyer e ftohtë për vulosjen e konformitetit të sipërfaqes dhe përçueshmëri termike më e mirë se çeliku inox.
- Konsiderata:Ideale për fërkim dinamik/çmontim të shpeshtë. Rrezik i ulët në azot të lëngshëm të pastër, por vlerësohet përputhshmëria e mundshme me oksigjenin. Kosto më e lartë se çeliku inox.
- Lidhje me bazë nikeli (Rezervë me performancë të lartë):
- Notat:Inconel 718 (rezistencë e lartë), Hastelloy C-276/C-22 (rezistencë ndaj korrozionit).
- Përfitimet:Inconel 718 ofron duktilitet në -253°C plus rezistencë ultra të lartë (>20MPa). Hastelloy shkëlqen në papastërtitë korrozive (p.sh., acidet, jonet Cl⁻).
- Kufizime:Kosto dhe kompleksitet i lartë prodhimi; i rezervuar për presione ekstreme/rreziqe korrozioni.
Material kritik: Të dhëna të performancës për 304L në -200°C
| Pronë | Çelik inox austenitik 304L (-200°C) | Rëndësia |
|---|---|---|
| Rezistenca në tërheqje (Rm) | ≈ 1500 MPa | Dyfish krahasuar me RT; i reziston 20MPa |
| Rezistenca ndaj thyerjes (K_IC) | 120-180 MPa·√m | Parandalon thyerjen e brishtë |
| CTE (α) | 10.5 ×10⁻⁶/K | Përputhje me fllanxhën CTE |
| Përçueshmëria termike (λ) | ≈ 9 W/(m·K) | Përmirëson shpërndarjen termike |
III. Optimizimi Strukturor për Unazat 110×3.2 mm
- Analiza e diametrit të telit:Diametri i telit prej 3.2 mm (kundrejt diametrit të brendshëm prej 110 mm) siguron prerje tërthore të mjaftueshme për t'i rezistuar presionit dhe deformimit prej 20 MPa. Telat më të hollë do të shembeshin.
- Dizajnet e preferuara të vulave:
- Unaza C:Seksioni tërthor i thjeshtë në formë C. Kompresim i moderuar (15–25% e diametrit të telit). I besueshëm deri në 70MPa+. Kosto më e ulët, ideale për guarnicione statike.
- Unaza E:Seksion tërthor në formë E-je të përmbysur (vija të dyfishta vulosjeje). Rezistencë më e mirë ndaj ciklit termik/dridhjeve. Tolerancë më e lartë ndaj mospozicionimit të flanxhave.
- Përmirësimi i Sipërfaqes:Sipërfaqet e vulosjes duhet të arrijnë një përfundim pasqyre (Ra ≤ 0.8µm, në mënyrë ideale≤0.4µmAplikoni një shtresë të hollë argjendi (<5µm) për të përmirësuar kontaktin termik/vulosjen kriogjenike.
IV. Prodhimi, Instalimi dhe Kontrolli i Cilësisë
- Burimi i Materialeve:Tel i gjurmueshëm i certifikuar kriogjenikisht (p.sh., ASTM A276/A479). Kontrolli P≤0.015%, S≤0.003%.
- Prodhim preciz:
- Formim i ftohtë i kontrolluar nga stresi + kalitje me lehtësim të stresit.
- Saldim: Ar TIG me pastërti të lartë + inspektim 100% RT + kriociklim.
- Saktësia dimensionale: diametri ±0.02 mm, ovaliteti ≤0.03 mm.
- Përfundimi i Sipërfaqes:Lustrim përfundimtar elektrolitik/kimik për të hequr mikroçarjet (Ra ≤0.4µm).
- Protokolli i instalimit:
- Kërkesat për fllanxha: Ra ≤1.6µm, paralelizëm ≤0.05 mm.
- Paratensionimi i bulonit: Përdorni tensionues hidraulikë të kalibruar. Aplikoni kompensim kriogjenik për parangarkesën.Mos e shtrëngoni kurrë me impakte!
- Protokolli i Ftohjes: Ftohje me rampë≤5°C/minpër të shmangur shokun termik.
V. Përfundim
Për azot të lëngshëm në -200°C/20MPa,çelik inox 304L/316L i trajtuar me krioofron fortësi, qëndrueshmëri dhe efikasitet optimal të kostos për guarnicionet Ø110×3.2 mm.Bronz alumini (C95500)shkëlqen në skenarët e konsumimit/mirëmbajtjes së shpeshtë, ndërsalidhjet e nikelit (Inconel 718/Hastelloy)adresojnë presionin ekstrem/korrozionin.
Besueshmëria maksimale varet nga:
- Furnizim i patëmetë i materialeve
- Prodhim preciz (veçanërisht përfundimi i sipërfaqes)
- Disiplinë e rreptë e instalimit.
Koha e postimit: 07 Gusht 2025