常用的奥氏体不锈钢在低温下不会发生脆性转变,即使温度降至 - 196℃,仍能保持较高的冲击韧性,这种特性使其在低温工况下不易因外力或内应力产生脆性断裂。其晶体结构中的面心立方结构,能在低温下容纳更多位错运动,缓解应力集中,避免微裂纹的萌生与扩展。
不锈钢翅片管
相比之下,铁素体不锈钢在低温下韧性下降明显,更易发生冻裂,因此在低温工况中,奥氏体不锈钢翅片管成为更可靠的选择。不锈钢中的镍、铬元素不仅提升耐腐蚀性,还能稳定低温下的金相组织,确保材料力学性能的一致性。
不锈钢翅片管
低温工况下,若管内介质发生冻结,体积膨胀会产生巨大压力,这种冻胀力会作用于基管内壁与翅片连接部位。采用高频焊接或整体轧制工艺的不锈钢翅片管,能形成冶金结合,连接强度高,可承受较大的局部应力,不易出现翅片脱落或基管开裂;而机械胀接或缠绕工艺的连接强度较低,在冻胀力反复作用下,可能出现间隙,导致介质泄漏或翅片失效。翅片的厚度与高度设计也需匹配抗冻要求,过薄的翅片在低温下易因脆性增加而断裂,过高的翅片则可能因热胀冷缩差异产生额外应力,降低整体结构稳定性。
不锈钢翅片管
不锈钢翅片管的基管壁厚需根据低温介质的工作压力与可能的冻胀压力综合计算,通常比常温工况增加 20%-30% 的安全余量。厚壁设计能分散冻胀力,减少局部应力集中,同时延缓腐蚀导致的壁厚减薄,延长设备寿命。基管的公称压力需高于系统最大可能压力,并通过水压试验验证其耐压性能。对于低温波动频繁的工况,基管需具备良好的抗疲劳性能,避免因反复冻融产生的交变应力导致疲劳裂纹。
不锈钢翅片管
若管内介质为单相流体,保持一定的流速可减少局部滞留与冻结;若存在气液两相流,易在翅片管的低洼处形成积液,成为冻结起点。不锈钢翅片管的内部流道设计需避免死角,确保介质充分流动,同时可在易冻部位设置伴热装置,维持介质温度在冰点以上。对于可能完全停机的系统,需设计排空结构,使基管内的介质能彻底排出,从根源上消除冻胀风险,这种设计在间歇性运行的低温系统中尤为重要。
不锈钢翅片管
不锈钢翅片管的表面虽具备天然耐腐蚀性,但在低温高湿环境中,仍可能发生晶间腐蚀或应力腐蚀,尤其在焊接热影响区。通过固溶处理消除焊接应力、表面钝化形成氧化膜,可增强抗腐蚀能力,避免因局部腐蚀导致的壁厚减薄,确保基管在冻胀压力下的结构完整性。光滑的表面处理能减少介质中的杂质附着,降低局部冻结的可能性,同时便于清理冻结后的残留物,减少对管内壁的损伤。