Materiaalkeuze voor Cryogene Kleppen

Materiaalkeuze voor Cryogene Kleppen

De werkmedia van cryogene kleppen zijn niet alleen koud, maar vaak ook giftig, ontvlambaar of explosief, en bovendien zeer permeabel. Dit dicteert veel speciale eisen voor klepmaterialen. De mechanische eigenschappen van staal bij cryogene temperaturen verschillen van die bij kamertemperatuur. Naast sterkte is de belangrijkste prestatie-eigenschap van cryogeen staal de slagvastheid bij lage temperaturen. Deze slagvastheid bij lage temperaturen hangt samen met de brosse overgangstemperatuur van het materiaal; hoe lager de brosse overgangstemperatuur, hoe beter de slagvastheid bij lage temperaturen. Metalen met een lichaamsgecentreerde kubieke roosterstructuur, zoals koolstofstaal, ervaren brosheid bij lage temperaturen, terwijl de slagvastheid van metalen met een vlakgecentreerde kubieke roosterstructuur, zoals austenitisch roestvrij staal, grotendeels onaangetast blijft door lage temperaturen.

De materialen die worden gebruikt voor drukbestendige componenten zoals de klepbehuizing en deksel van cryogene kleppen, maken doorgaans gebruik van taaie materialen met een goede sterkte bij lage temperaturen. Factoren zoals lasbaarheid, bewerkbaarheid, stabiliteit en kosteneffectiviteit moeten ook in overweging worden genomen. Ingenieursbureaus ontwerpen doorgaans voor lage-temperatuurkwaliteiten van -46°C, -101°C en -196°C. Laagtemperatuur koolstofstaal wordt over het algemeen gebruikt voor de -46°C lage-temperatuurkwaliteit, terwijl austenitisch roestvrij staal uit de 300-serie over het algemeen wordt gebruikt voor de -101°C en -196°C lage-temperatuurkwaliteiten. Dit type roestvrij staal heeft een matige sterkte, goede taaiheid en goede verwerkingseigenschappen. Volgens ASMEB31.3 is de laagste toepasbare temperatuur van veelgebruikte materialen voor lage-temperatuurkleppen.