жидкий кислород, как решающий промышленный газ, имеет широкий спектр применений в таких областях, как аэрокосмическая, медицинская и химическая промышленность. однако хранение жидкого кислорода непростая задача. это чрезвычайно низкотемпературная жидкость с температурой до -183°C, а также обладает сильными окисляющими свойствами. это означает, чторезервуары для хранения жидкого кислородадолжен не только обладать хорошими герметичными свойствами для предотвращения утечки и испарения жидкого кислорода, но и обладать достаточной прочностью и низкотемпературной стойкостью, чтобы выдержать низкую температуру и давление жидкого кислорода, избегая при этом опасных реакций с ним. поэтому выбор материалов и дизайнрезервуары для хранения жидкого кислородаимеют жизненно важное значение и напрямую связаны с безопасностью, надежностью и экономичностью хранения.
сильная окислительная природа жидкого кислорода делает его склонным к реакции с большинством веществ. если материал резервуара не может противостоять коррозии жидкого кислорода, он может образовать опасные вещества и даже привести к катастрофическим последствиям, таким как взрывы или пожары.
нержавеющая сталь является обычно используемым материалом для резервуаров для хранения жидкого кислорода, известным своей хорошей коррозионной стойкостью. однако важно отметить, что содержание углерода в материалах из нержавеющей стали не должно быть слишком высоким. это связано с тем, что в среде жидкого кислорода чрезмерное содержание углерода может привести к образованию взрывоопасных углеводородов. например, когда углерод контактирует с жидким кислородом, при определенных условиях углерод может реагировать с жидким кислородом, образуя такие газы, как окись углерода и углекислый газ. накопление этих газов может спровоцировать взрыв. поэтому при выборе нержавеющей стали в качестве материала для резервуаров для хранения жидкого кислорода важно строго контролировать содержание углерода. Как правило, выбирается низкоуглеродная нержавеющая сталь, такая как аустенитная нержавеющая сталь s30408. этот тип нержавеющей стали имеет низкое содержание углерода, что может эффективно предотвратить возникновение вышеупомянутых опасных ситуаций.
алюминиевый сплав также обладает хорошей коррозионной стойкостью и определенной прочностью. в среде жидкого кислорода на поверхности алюминиевого сплава образуется плотный слой оксидной пленки алюминия. этот фильм может обеспечить некоторую защиту при обычных обстоятельствах, но также создает потенциальные риски. Если пленка оксида алюминия повреждена или неровна, жидкий кислород может проникать внутрь алюминиевого сплава, вызывая коррозию сплава и вызывая утечку резервуара. поэтому, хотя алюминиевый сплав обладает некоторыми хорошими характеристиками, при применении резервуаров для хранения жидкого кислорода необходимо уделять особое внимание целостности его поверхностной оксидной пленки.
Титановый сплав является лучшим выбором среди материалов для резервуаров для хранения жидкого кислорода. обладает высокой коррозионной стойкостью и прочностью и может хорошо соответствовать требованиям безопасности резервуара в среде жидкого кислорода. в отличие от алюминиевого сплава, титановый сплав нелегко образует мембрану, которая может вызвать утечку жидкого кислорода. он также не производит опасные углеводороды, такие как нержавеющая сталь с высоким содержанием углерода. Титановый сплав может поддерживать стабильные характеристики в низкотемпературных условиях, что делает его одним из идеальных материалов для резервуаров для хранения жидкого кислорода.
низкотемпературные характеристики жидкого кислорода делают герметичность ключевым фактором при проектировании резервуара. если уплотнение не является плотным, жидкий кислород испарится, что не только приведет к растрате ресурсов, но и потенциально создает угрозы безопасности.
Сварочный уплотнение в настоящее время является наиболее часто используемым методом уплотнения для резервуаров для хранения жидкого кислорода. он обеспечивает герметизацию путем сварки швов резервуара. Развитие технологии сварки привело к повышению и повышению качества сварного уплотнения. Например, использование передового сварочного оборудования и технологий, таких как технология автоматической сварки, в процессе сварки может эффективно уменьшить дефекты сварки, такие как пористость и включение шлака. эти дефекты сварки могут стать каналами утечки жидкого кислорода в низкотемпературных условиях. Благодаря строгому контролю качества сварочные герметичные резервуары могут эффективно предотвратить утечку жидкого кислорода.
Уплотнение под давлением использует внутреннее давление резервуара для сохранения уплотнения. этот метод подходит для некоторых конкретных конструкций резервуара для хранения жидкого кислорода. например, путем разработки разумной системы контроля давления внутри резервуара и поддержания определенной разницы давления можно предотвратить утечку жидкого кислорода. Однако герметичность под давлением требует более высокой прочности и стойкости резервуара для хранения давления, поскольку резервуар должен выдерживать определенное давление для достижения герметичности.
Уплотнение упаковки включает в себя заполнение швов резервуара для хранения герметичными материалами для достижения герметичности. Преимущество этого метода уплотнения заключается в том, что при необходимости можно выбрать подходящие уплотнительные материалы. Например, для уплотнения упаковки можно использовать некоторые герметики или прокладки с низкотемпературной и коррозионной стойкостью. однако надежность уплотнения упаковки немного ниже, чем при сварном уплотнении, поскольку уплотнительные материалы могут стареть или деформироваться со временем и из-за изменений температуры, что приводит к отказу уплотнения. поэтому при выборе уплотнения упаковки необходимо регулярно проверять состояние уплотнительных материалов и своевременно заменять старшие.
Резервуары для хранения жидкого кислорода представляют собой контейнеры, которые выдерживают давление жидкого кислорода и чрезвычайно низкие температуры, что означает, что материалы должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью к низким температурам.
Резервуары для хранения жидкого кислорода должны выдерживать давление жидкого кислорода, поэтому прочность материала необходима. будь то нержавеющая сталь, алюминиевый сплав или титановый сплав, все они обладают определенной прочностью. Например, стандартная прочность на текучесть при комнатной температуре (или указанная прочность на пластическое растяжение 0,2%) аустенитной нержавеющей стали s30408 не должна превышать 460 МПа, а верхний предел стандартной прочности на растяжение не должен превышать 725 МПа. Эти показатели прочности могут гарантировать, что резервуар не деформируется или не разрывается при нормальном рабочем давлении. При проектировании резервуара также необходимо провести расчет прочности и проверку устойчивости внешнего давления, чтобы обеспечить безопасную и надежную работу резервуара в различных условиях работы.
температура жидкого кислорода чрезвычайно низкая и достигает -183°С. Материал резервуара для хранения должен поддерживать достаточную прочность в этой низкотемпературной среде, чтобы предотвратить хрупкий разрушение, вызванный низкой температурой. обычно используемые материалы резервуара для хранения жидкого кислорода, такие как нержавеющая сталь, алюминиевый сплав и титановый сплав, прошли строгие испытания на низкотемпературные характеристики. Например, стальная пластина наружной оболочки должна обладать хорошими сварными свойствами, достаточной прочностью и ударной вязкостью, а также учитывая коррозионное воздействие внешней среды. при выборе стальных листов из низколегированной стали следует соответствовать требованиям GB/T713 или GB/T3531; При выборе аустенитной стальной пластины из нержавеющей стали она должна соответствовать требованиям GB/T24511. Все эти стандарты предъявляют четкие требования к низкотемпературным характеристикам материалов, гарантируя, что материалы не ломаются из-за хрупкости в низкотемпературных условиях.
Резервуары для хранения жидкого кислорода обычно представляют собой крупномасштабное оборудование с высокими производственными затратами и длительным производственным циклом. поэтому при выборе резервуарных материалов следует учитывать технологичность и экономичность материалов.
обычные материалы резервуара для хранения жидкого кислорода, такие как нержавеющая сталь, алюминиевый сплав и титановый сплав, имеют преимущества с точки зрения производительности обработки. Например, нержавеющая сталь и алюминиевый сплав обладают хорошей сварностью, что облегчает сварные операции. Хотя титановый сплав имеет относительно большую сложность сварки, с развитием технологии сварки его проблемы со сваркой также были хорошо решены. В то же время эти материалы также обладают хорошими характеристиками обработки формования, которые могут удовлетворить сложные требования к структурной форме резервуара для хранения. Например, внутренний резервуар и внешний корпус резервуара для хранения жидкого кислорода обычно требуют технологий обработки, таких как прокатка и штамповка, и эти материалы могут адаптироваться к этим технологиям обработки для повышения эффективности производства.
С точки зрения экономии нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы и титановые сплавы также имеют свои особенности. Цена на нержавеющую сталь относительно стабильна и широко используется, а затраты на закупку относительно низки. преимуществом алюминиевого сплава является его легкий вес, который может снизить собственный вес резервуара для хранения в некоторых приложениях, где вес резервуара вызывает обеспокоенность, например, в аэрокосмической области, тем самым сэкономив транспортные расходы. Хотя титановый сплав относительно дорогой, благодаря своим отличным характеристикам он может уменьшить количество используемого материала, одновременно повышая безопасность и срок службы резервуара для хранения и обладает хорошей экономичностью в некоторых высокоэффективных резервуарах для хранения жидкого кислорода. При выборе материалов необходимо всесторонне учитывать срок службы резервуара и затраты на обслуживание и другие факторы для достижения наилучшего экономического эффекта.
конструктивная конструкция резервуара для хранения жидкого кислорода также очень важна, поскольку она связана с общими характеристиками резервуара.
криогенные контейнеры должны иметь двухслойную металлическую оболочку с круглым поперечным сечением внутреннего контейнера и внешнего оболочки. эта структура может эффективно уменьшить теплопередачу и поддерживать низкотемпературное состояние жидкого кислорода. Внутренний резервуар изготовлен из аустенитной нержавеющей стали s30408, а материал внешнего контейнера выбирается в соответствии с регионом пользователя, в соответствии с национальными правилами, как q235-b, Q245R или q345r. Промежуточный слой между внутренними и внешними контейнерами заполняется изоляционным материалом, таким как перлитный песок, и затем эвакуируется. этот тип изоляции может еще больше уменьшить теплопередачу и улучшить теплоизоляционные характеристики резервуара для хранения.
При конструкции резервуара для хранения жидкого кислорода следует учитывать предотвращение накопления углеводородов. это связано с тем, что углеводороды могут вызвать опасные реакции в среде жидкого кислорода. Например, при проектировании входа и выхода резервуара необходимо избегать конструкций, которые могут образовать мертвые зоны или легко накапливать углеводороды. В то же время следует проводить регулярную очистку и обслуживание резервуара для предотвращения остатков углеводородов.
При проведении расчета прочности резервуара и проверки устойчивости внешнего давления проектирование с использованием правил должно соответствовать требованиям GB/T150.3, проектирование с использованием анализа должно соответствовать требованиям JB4732. В процессе проектирования необходимо учитывать нагрузки, вызванные температурным градиентом между внутренним контейнером, межслойным трубопроводом и внешним корпусом во время изготовления, испытаний и нормальных рабочих процессов криогенных контейнеров. Например, когда резервуар для хранения нагревается и эвакуируется, изменение температуры приведет к расширению и сокращению материала, создавая напряжение. если эти напряжения превышают предел прочности материала, они могут привести к повреждению резервуара для хранения. поэтому необходимо обеспечить безопасную и надежную работу резервуара в различных условиях работы посредством точных расчетов и проверок.
Выбор материалов и проектирование резервуаров для хранения жидкого кислорода является сложной системной инженерной задачей. С точки зрения коррозионной стойкости нержавеющая сталь, алюминиевый сплав и титановый сплав имеют свои преимущества и недостатки и должны быть выбраны в соответствии с конкретными сценариями применения. С точки зрения уплотнения, сварное уплотнение, уплотнение под давлением и уплотнение упаковки имеют свои особенности, и соответствующий способ уплотнения должен быть определен в соответствии со структурой и требованиями к использованию резервуара для хранения. прочность и устойчивость к низким температурам являются необходимыми свойствами, которыми должны обладать резервуары для хранения жидкого кислорода, и эти требования могут быть удовлетворены путем разумного выбора материалов и конструкции. В то же время необходимо учитывать технологичность и экономичность резервуара для хранения, снижать производственные затраты и увеличить срок службы, обеспечивая при этом безопасность и производительность. Благодаря научному и рациональному выбору материалов и конструктивному проектированию можно обеспечить безопасную, надежную и экономичную работу резервуаров для хранения жидкого кислорода, обеспечивая мощную поддержку хранения и использования жидкого кислорода.
