با بیش از ربع قرن تجربه در زمینه ارائه انواع محصولات استنلس استیل

همانطور که دیده می شود ورق استیل آستنیتی، آلیاژهای آلومینیوم و فولاد های نیکل دار (و در مواردی تعدادی از آلیاژهای تیتانیم) تنها گروه های مناسب جهت کاربرد در شرایط حاد کرایوژنیک می باشند. از لحاظ کارایی ورق استیل برای کلیه محدوده‌های دمایی قابل استفاده بوده، ولی به علت قیمت بالا کاربرد آنها در همه موارد اقتصادی نیست. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم نیز به علت مشکلات تهیه مقاطع ضخیم و عملیات ساخت آنها با محدودیت همراه می باشد. در این میان کاربرد فولادهای نیکل دار در رنج وسیعی از دما مناسب و اقتصادی است. به طور کلی معیارهای اساسی و مهم در انتخاب یک آلیاژ برای کار در دماهای پایین اندکی با شرایط عادی متفاوت بوده و به شرح ذیل می باشد:

1-استحکام مکانیکی آن در دمای کاربرد مناسب باشد.
2-چقرمگی و مقاومت به ضربه آن در دمای کاربرد مناسب باشد.
3-دمای انتقال از شکست چکش خوار به ترد آن هر چه ممکن است پایین تر باشد.
4-شیب منحنی دمای انتقال تا حد امکان کم باشد. یعنی آلیاژ به طور ناگهانی ترد نگردد.
5-در مورد ذخیره و کاربرد مایعات کرایوژنیک نکات ویژه ای را باید در نظر گرفت.

تغییر خواص مکانیکی ورق استیل

با کاهش دما خواص مکانیکی آلیاژ ها مانند سختی، تنش تسلیم، تنش کششی و مدول الاستیک (جز در موارد استثنایی مانند مس جهت دو خاصیت اخیر) افزایش چقرمگی و مقاومت به ضربه کاهش می یابد.
 

دمای انتقال نقش بسیار مهمی در انتخاب آلیاژها در دمای پایین دارد. دمای انتقال یا محدوده دمای انتقال از شکست چکشخوار به ترد، دمایی می باشد که پایین‌تر از آن آلیاژ ترد شده و چقرمگی خود را به میزان زیادی از دست می دهد. منحنی دمای انتقال هر آلیاژ از آزمایش ضربه در دماهای مختلف به دست می‌آید. معمولاً آلیاژهای با شبکه بی‌سی‌سی مانند کربن استیل، ورق استیل فریتی و ورق استیل مارتنزیتی در دماهای نسبتا پایین به شدت ترد و شکننده می شوند. چون دمای انتقال آنها نزدیک به دمای محیط بوده و شیب منحنی آنها در محدوده انتقال زیاد می باشد. در صورت استفاده از این آلیاژها در دماهای پایین، احتمال شکست ناگهانی بدون علائمی نظیر تغییر طول و کمانش محسوس وجود دارد. برعکس آن برای ورق استیل آستنیتی (با شبکه fcc)  علاوه بر داشتن چقرمگی متوسط بالاتر، دارای شیب افت بسیار ملایم تری نیز می باشند. بنابراین خواص چقرمگی آن‌ها در دماهای پایین قابلیت اطمینان بیشتری داشته و در این دما به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.
 

نیکل در میان تمام عناصر آلیاژی دارای بیشترین اثر در بهبود خواص چقرمگی فولادها در دمای پایین می باشد. اثر نیکل علاوه بر روی منحنی انتقال فولاد ها علاوه بر پایین بردن دمای انتقال، شیب منحنی آن را بسیار ملایم تر نموده و درنتیجه کاربرد فولاد را در دمای پایین قابل اطمینان تر می نماید. تا جایی که فولادی با 13 درصد نیکل تقریبا فاقد دمای انتقال بوده و با کاهش دما چقرمگی آن تقریباً ثابت می‌ماند. در دماهای زیر حدود منفی 40 درجه کاربرد کربن استیل مجاز نبوده و بایستی بر حسب کاهش دما از فولادهای حاوی درصد های مختلف نیکل استفاده نمود. در شرایط حادتر منفی 190 درجه ورق استیل کاربرد دارد.
 

مانند تمام فعالیت‌های دیگر انجام کار سرد بر روی ورق استیل آستنیتی، مقاومت به ضربه آنها را کاهش می دهد. ولی به طور کلی بر خلاف فعالیت‌های با شبکه بی‌سی‌سی (ورق استیل فریتی و ورق استیل مارتنزیتی) این کاهش خیلی شدید و محسوس نمی‌باشد. بنابراین آلیاژهای کارسرد شده آستنیتی به دلیل بالاتر بودن استحکام آنها، در دماهای کرایوژنیک کاربرد زیادی دارند.

خواص مکانیکی تعدادی از ورق استیل آستنیتی در دماهای پایین در جدول زیر آورده شده است.
 

ذخیره و کاربرد مایعات کرایوژنیک با ورق استیل

شاید تصور شود که کار با مایعات کرایوژنیک به دلیل دمای پایین، کم خطر می باشد. اما این تصور غلط بوده و باید در ذخیره و کاربرد آنها نکات ویژه و مهمی را در نظر گرفت:

1-مخازن نگهداری مایعات کرایوژنیک عموماً باید دو یا چند جداره باشند. چون نفوذ گرمای محیط نرخ تبخیر آنها را بالا می‌برد. بین جدارها باید خلا بوده و یا با عایق های مناسب پوشش گردد.
 

2-در کنار مخازن یا لوله‌های انتقال مایعات کرایوژنیکی بدون عایق یا دارای عایق نامناسب، که زیر دمای اکسیژن مایع هستند، اکسیژن هوا تبدیل به مایع گردیده و خطر آتش سوزی در اطراف آنها بسیار بالا می باشد.
 

3-همانطور که گفته شد مایعات کرایوژنیک در موقع تبدیل به گاز فشارهای بالایی تولید می نماید. بنابراین برای جلوگیری از خطر ترکیدگی، مخازن آنها باید به یک یا چند شیر اطمینان مناسب مجهز گردیده و به تناوب از عدم یخ زدگی آنها اطمینان حاصل گردد.
 

4-تماس مایعات کرایوژنیک با مواد نرم مانند لاستیک، پلاستیک و . . . آنها را کاملاً ترد می نماید. لوله های پلاستیکی فاضلاب ها نیز ممکن است در مقابل آن دوام نیاورد. بنابراین بهترین راه دفع مایعات کرایوژنیک اضافی تبخیر آنها در فضای مناسب می باشد.
 

5-گازهای حاصل از مایعات کرایوژنیک هر کدام به نوعی ممکن است خطرناک باشند. تعدادی مانند هیدروژن و متان آتش گیر بوده و تعداد دیگری مانند فلوئور و سولفید هیدروژن سمی هستند. بر اثر نشت گازهای خنثی مانند نیتروژن نیز خطر کاهش اکسیژن محیط و ایجاد خفقان وجود دارد که گاهی بدون علائم مشخصی منجر به مرگ می گردد. بنابراین نصب سنسور درصد اکسیژن در محل توصیه می گردد.
 

6-تجهیزات در تماس با اکسیژن به هیچ عنوان به روغن، گریس و مواد آلی مشابه آلوده نگردد.
 

7-انتقال و کار با مایعات کرایوژنیک بدون لوازم ایمنی، مانند عینک و دستکش بسیار خطرناک می باشد. زیرا تماس آنها با پوست اصطلاحاً سوختگی انجماد تولید نموده و ممکن است چشم را کاملاً نابینا نماید.