Es ist bekannt, dass die Struktur von austenitischen, nichtmagnetischen und entmagnetisierten Edelstahlrohren aus Austenit besteht. Aufgrund seiner Eigenschaften weist austenitischer Edelstahl eine gute Tieftemperaturzähigkeit sowie gleichzeitig gute Plastizität und Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen auf. Daher hat sich Austenit zu einem der Hauptwerkstoffe für die Herstellung von Betriebsmitteln für kryogene Anlagen in der Tieftemperaturlagerung und im Tieftemperaturtransport entwickelt. Wie verhalten sich dünnwandige, austenitische Edelstahlrohre bei niedrigen Temperaturen?
1. Mechanische Eigenschaften: Bei niedrigen Temperaturen steigen die Zugfestigkeit und die Streckgrenze von entmagnetisierten Edelstahlrohren (Edelstahl-Entmagnetisierungsrohren) mit sinkender Temperatur. Die Zugfestigkeit reagiert dabei empfindlicher auf Temperaturänderungen, und der Anstieg ist deutlicher.
2. Physikalische Eigenschaften: Bei niedrigen Temperaturen nehmen die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität von Austenit mit sinkender Temperatur ab. Dies ermöglicht es, Wärmeverluste bei Lager- und Transportvorrichtungen für niedrige Temperaturen aus entmagnetisierten Edelstahlrohren (Edelstahl-Entmagnetisierungsrohren) zu minimieren. Die sinkende Temperatur führt zu einer Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten von austenitischem Stahl. Daher sollten Schweißzusätze für Tieftemperaturanwendungen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der dem des Grundwerkstoffs ähnelt.
3. Die Kristallstruktur des Metalls selbst: Entmagnetisierte Edelstahlrohre (Edelstahl-Entmagnetisierungsrohre) besitzen ein kubisch-flächenzentriertes Kristallgitter. Diese Kristallstruktur zeichnet sich durch hohe Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen und geringe Versprödung aus.
4. Chemische Zusammensetzung: Die Hauptbestandteile von entmagnetisierten Edelstahlrohren (entmagnetisierten Edelstahlrohren) sind Kohlenstoff, Chrom, Nickel, Mangan, Niob usw. Chrom bildet eine dichte Oxidschicht auf der Rohroberfläche, und die Zugabe von Nickel verleiht austenitischem Stahl eine hohe Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Tieftemperatureigenschaften. Bei der Materialauswahl für Kryolagertanks sind Tieftemperatureigenschaften und Korrosionsbeständigkeit entscheidend. Daher ist die Wahl von kohlenstoffarmem oder ultra-kohlenstoffarmem Edelstahl unerlässlich. Der Kohlenstoffgehalt der Werkstoffe 304L und 316L beträgt lediglich 0,03 %.
5. Martensit-Umwandlungstemperatur: Wird Austenit nicht ordnungsgemäß behandelt, wandelt er sich in Martensit um, wodurch die Zähigkeit entmagnetisierter Edelstahlrohre erheblich reduziert wird. Austenitische Edelstähle der Typen 304L und 316L werden daher als Tieftemperaturwerkstoffe eingesetzt, da ihre Martensit-Umwandlung bei etwa -200 °C beginnt.
Die obigen Angaben beziehen sich auf das Tieftemperaturverhalten eines entmagnetisierten Edelstahlrohrs. Bei niedrigen Temperaturen steigen Zugfestigkeit und Streckgrenze dünnwandiger austenitischer Rohre mit sinkender Temperatur; Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität nehmen hingegen ab. Die Austenitstruktur weist eine höhere Zähigkeit auf und neigt weniger zur Versprödung. Für dünnwandige Rohre, die in Tieftemperaturumgebungen eingesetzt werden, empfiehlt sich die Verwendung der Werkstoffe 304L und 316L.
Veröffentlichungsdatum: 23. Februar 2024