Selezione del materiale per le valvole criogene

Selezione dei materiali per valvole criogeniche

I fluidi di lavoro delle valvole criogeniche non sono solo freddi, ma spesso anche tossici, infiammabili o esplosivi, oltre che altamente permeabili. Ciò impone molti requisiti speciali per i materiali delle valvole. Le proprietà meccaniche dell'acciaio a temperature criogeniche differiscono da quelle a temperatura ambiente. Oltre alla resistenza, la caratteristica prestazionale più importante dell'acciaio criogenico è la sua tenacità all'urto a bassa temperatura. Questa tenacità all'urto a bassa temperatura è correlata alla temperatura di transizione fragile del materiale; più bassa è la temperatura di transizione fragile, migliore è la tenacità all'urto a bassa temperatura. I metalli con un reticolo cubico a corpo centrato, come l'acciaio al carbonio, subiscono fragilità a bassa temperatura, mentre la tenacità all'urto dei metalli con un reticolo cubico a facce centrate, come l'acciaio inossidabile austenitico, è in gran parte inalterata dalle basse temperature.

I materiali utilizzati per i componenti resistenti alla pressione, come il corpo valvola e il coperchio delle valvole criogeniche, utilizzano tipicamente materiali tenaci con una buona resistenza alle basse temperature. Devono essere considerati anche fattori quali saldabilità, lavorabilità, stabilità ed economicità. Le società di ingegneria progettano tipicamente per gradi a bassa temperatura di -46°C, -101°C e -196°C. L'acciaio al carbonio a bassa temperatura viene generalmente utilizzato per il grado a bassa temperatura di -46°C, mentre l'acciaio inossidabile austenitico della serie 300 viene generalmente utilizzato per i gradi a bassa temperatura di -101°C e -196°C. Questo tipo di acciaio inossidabile ha una resistenza moderata, una buona tenacità e buone proprietà di lavorazione. Secondo ASMEB31.3, la temperatura minima applicabile dei materiali comunemente utilizzati per le valvole a bassa temperatura.