14.3. Криогенные стали и сплавы

Криогенная техника по функциональному назначению связана с получением сжиженных газов (кислорода, азота, водорода, гелия, инертных газов, а также природных на основе органических соединений), их транспортированием и хранением в сжиженном состоянии или использованием в качестве рабочих тел. При изготовлении цистерн, резервуаров, упругочувствительных элементов (пружин, мембран, сильфонов и др.) и прочих изделий применяют методы горячей и холодной пластической деформации с применением различных видов сварки и пайки. В криогенной технике широко используются стали различных классов, сплавы на основе алюминия, меди, реже титана.

Нагрев при сварке может вызвать в некоторых хромоникелевых сталях выделение избыточных фаз по границам зерен (см. 12.5) и охрупчивание при низких температурах, вследствие чего они после сварки они требуют закалки.

Аустенитные стали 08Х18Н9Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т и 03Х18Н11 имеют диапазон рабочих температур -269...800 С. Термическая обработка сварных и паяных соединений не обязательна. Оптимальные свойства при криогенных температурах данных сталей обеспечивает закалка с 1100 С в воду.

Сталь 07Х21Н5АГ7 применяют в рабочем диапазоне -253....400 С. После проведения сварки и т.п. необходима закалка от 1000...1050 С в воду.

Сталь 03Х20Н16АГ6 имеет диапазон рабочих температур -269...600 С. Кратковременный нагрев при сварке не может вызвать нежелательное выделение избыточных фаз.

Аустенитно - мартенситная сталь 07Х16Н6 (диапазон рабочих температур - 253...400 С) применяется для изготовления нагруженных деталей. Подвергается термическому упрочнению – закалке и низкому отпуску. Сварные изделия требуют проведения термической обработки.

Аустенито - мартенситная сталь 0Н9 имеет диапазон рабочих температур от -196 С. Термическая обработка этой стали может осуществляться по двум режимам:

1) двойная нормализация с 900 и 790 С, старение при 550...600 С;

2) закалка с 810...830 С в воду, старение при 550...600 С.

Термическая обработка сварных соединений не обязательна.

Сплав 36НХ применяется в рабочем диапазоне  -253 С. Сварные соединения не требуют термической обработки.

14.4. Алюминий и его сплавы

В металлоконструкциях криогенной техники доля алюминия и его сплавов составляет примерно 30 % общего объема используемого металла.

Для алюминия характерно отсутствие порога хладноломкости, сохранение высокой пластичности с понижением температуры (а иногда даже ее повышение), малая зависимость прочности от температуры ниже нуля, коррозионная стойкость на воздухе и в окислительных средах. По теплопроводности алюминий в 3,14 раз превосходит железо. Эти свойства алюминия в той или иной степени наследуются его сплавами; это и оправдывает их широкое распространение в криогенной технике.

Термическая обработка технического алюминия заключается в отжиге при 350...400 С с охлаждением на воздухе.

Технический алюминий технологичен при холодной и горячей обработке давлением. Его используют во всем диапазоне температур ниже 150 С для труб теплообменных аппаратов и других малонагруженных деталей и узлов. Термическая обработка сварных соединений не требуется.