Когда температура ниже -153°C (120K), она называется криогенной температурой.
Как видно из диапазона глубокого охлаждения, любой реактор, способный стабильно работать при температурах ниже -153°С, можно назвать реактором глубокого охлаждения.
Однако температура -153°C очень низкая. На практике, пока реактор может поддерживать рабочую температуру ниже -80°C, мы обычно называем его криогенным реактором.
Просто посмотрите на размер их судна. Криогенные реакторы имеют гораздо больший объем, чем обычные реакторы.
Конечно, это не означает, что все реакторы с малым отношением высоты к диаметру являются реакторами глубокого охлаждения.
Основная причина заключается в том, что большинству криогенных реакторов необходимо испаряться при низких температурах, а низкое соотношение сторон имеет преимущество в виде усиления эффекта испарения.
Структура криогенный реактор похож на обычный реактор, включая реакторы, мешалки, охладители и другие компоненты.
Однако он также оснащен специальными компонентами, такими как система охлаждения, система контроля температуры и система контроля давления, которые обеспечивают его стабильную работу при экстремально низких температурах.
Фактически, вместе с рубашкой, изоляционным слоем, внутренними змеевиками, системой охлаждения и системой контроля температуры эти пять компонентов составляют криогенную систему, которая является основным отличием реактора глубокого охлаждения от обычного реактора.
Криогенная система — это больше, чем просто охлаждение. Вместо этого она содержит нагреватели. Нагреватель работает совместно с системой охлаждения. Оператор может регулировать температуру корпуса криогенного реактора с помощью системы контроля температуры.
Подавляющее большинство криогенных систем, система охлаждения и система отопления разделены.
WHGCM использует интегрированный циркуляционный насос высокой и низкой температуры для объединения системы охлаждения и системы отопления в одно целое. Кроме того, это оборудование также интегрирует интеллектуальную систему контроля температуры. Таким образом, оно может реализовать свободное повышение и понижение температуры, диапазон температур достигает от -196°C до 350°C, а точность контроля температуры может составлять +/-0,1°C.
 |
Преимущества и функции системы регулирования температуры холодильного отопления: Диапазон температур от -196 ℃ до 350 ℃ , Превосходная производительность, высокая точность и интеллектуальный контроль температуры. Многофункциональная система сигнализации и функции безопасности, 7-дюймовый, 10-дюймовый цветной сенсорный графический дисплей TFT, использование насоса с магнитным приводом, отсутствие проблем с утечкой через уплотнение вала. Технология высокотемпературного охлаждения, может быть от 300 ℃ прямое охлаждение охлаждением Теплопроводящая среда не окисляется и не впитывает воду из воздуха. |
| Мощность нагрева кВт | Мощность охлаждения кВт AT ℃ | Дополнительные источники питания |
| 2,5-200 |
0,45~ 38 в |
110В ， 220В ， 230В ， 380В ， 440В ， 460В |
Криогенный реактор отличается быстрым нагревом, высокой термостойкостью, коррозионной стойкостью, санитарией и отсутствием загрязнения окружающей среды.
его можно использовать для синтеза высокочистых органических соединений, полимеров, металлоорганических комплексов и т. д.
его можно использовать для приготовления высокочистого фармацевтического сырья, биологических препаратов и т. д.
его можно использовать для приготовления высокочистых полупроводниковых материалов, материалов покрытий и т. д.
Примечание:
При эксплуатации реактора необходимо учитывать некоторые вопросы безопасности.
Из-за чрезвычайно низкой рабочей температуры могут возникнуть опасные ситуации, такие как испарение жидкого азота, поэтому необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и техники безопасности.
Криогенная технология была разработана в отрасли жидкого воздуха. Ключевым оборудованием для криогенных промышленных процессов является криогенный сосуд высокого давления.
Криогенные сосуды под давлением используются при низких температурах. Вязкость и пластичность стали при низких температурах ниже, чем при комнатной температуре, а хрупкость выше.
При эксплуатации сосуда под давлением при температуре ниже определенной может внезапно произойти хрупкое разрушение под низким напряжением в месте острой выемки или дефекта.
Хрупкое разрушение, возникающее в производственном оборудовании, таком как сосуды под давлением, химическое оборудование, трубопроводы и т. д., может привести к огромным потерям.
Конструкция сосудов низкого давления сложнее конструкции сосудов нормальной температуры.
Необходимо всесторонне рассмотреть множество аспектов, включая расчетную температуру, выбор материалов, проектирование конструкции, выбор сварочного материала, производственный контроль, термическую обработку для снятия напряжений после сварки и т. д.
Расчетная температура ниже -20 ℃ является ключевым параметром, позволяющим определить, является ли сосуд из углеродистой стали, низколегированной стали, дуплексной нержавеющей стали и ферритной нержавеющей стали низкотемпературным сосудом.
Расчетная температура ниже -196 ℃ позволяет определить, является ли сосуд из аустенитной нержавеющей стали низкотемпературным сосудом.
При проектировании необходимо полностью изучить и проанализировать соответствующие факторы, которые могут повлиять на температуру контейнера. Факторы, включая место использования контейнера, место установки (внутри или снаружи), влияние на температуру металла оболочки контейнера нормальной рабочей температуры и влияние на металл температуры среды внутри сосуда.
Основным видом разрушения криогенных сосудов высокого давления является хрупкое разрушение. Хрупкость стали при низких температурах увеличивается, а ударная вязкость снижается. Поэтому выбранный материал сосуда при низкой температуре тверже, чем при не низкой температуре.
Сталь для применения при низких температурах должна быть очень строгой по методу выплавки, химическому составу, состоянию термической обработки и другим аспектам, а также к стали предъявляются высокие требования по фактору удара при низких температурах.
Для стали с нижним пределом прочности на растяжение менее 540 МПа при расчетной температуре ниже -20 ℃ химический состав составляет P ≤ 0,025%, S ≤ 0,012%;
Для стали с нижним пределом прочности на растяжение более 540 МПа при расчетной температуре ниже -20 ℃ следует соблюдать следующие условия: P ≤ 0,02%, S ≤ 0,01%.
Сварочный материал, используемый между компонентами, работающими под давлением, или между компонентами, работающими без давления, и компонентами, работающими под давлением, должен представлять собой сталь с хорошими сварочными характеристиками.
Данный тип контейнеров представлен сталью марки 16MnDR, которая в основном используется для резервуаров для хранения воздуха и азота, устанавливаемых на открытом воздухе в условиях воздействия температуры окружающей среды.
Для изготовления низкотемпературных сосудов можно выбрать низкотемпературную сталь серии Ni.
Например: -70℃ используйте 09MnNiDR, -100℃ используйте 08Ni3DR, -196℃ используйте 06Ni9DR.
Для изготовления сосудов обычно выбирают аустенитную нержавеющую сталь, например, S30408 и другие аустенитные нержавеющие стали.
 |
-40℃～-70℃ Материал шпильки — 35CrMoA. -70 ℃ ~ -100 ℃ материал шпильки для 30CrMoA. |
Предложенный предельный химический состав серы и фосфора, и провести испытание на удар при низкой температуре. При расчетной температуре ниже указанной температуры следует использовать аустенитную стальную шпильку.
Шпильку следует использовать в центре нерезьбовой части стержня, диаметр которого не превышает 0,95 диаметра впадины резьбы или полной резьбы упругой шпильки.
Следует использовать неметаллические материалы, обладающие хорошей эластичностью и пластичностью при низких температурах, например, асбесторезиновые листы, гибкий графит и т. д.
При температуре ниже -40℃ металлический материал уплотнительной прокладки (например, металлическая оболочка металлической плакированной прокладки, металлическая лента обмотки прокладки и сплошная металлическая прокладка) должен использовать металл без существенной трансформации при низкой температуре. Например: аустенитная нержавеющая сталь, медь, алюминий и т. д.
Критерии классификации:
В зависимости от величины и характера силы, воспринимаемой различными сварными соединениями сосуда при работе при низких температурах. Стандарт «Сосуды высокого давления» GB150-2011.
Соединительные соединения между основанием, опорными выступами, кронштейнами, прокладками и другими ненапорными принадлежностями, а также внутренними и внешними стенками корпуса сосуда определяются как сварные соединения класса E.
Сварные соединения категории А должны быть выполнены методом двухсторонней стыковой сварки, либо двухсторонняя сварка должна гарантировать полное проплавление, которое имеет такое же качество, как и двухсторонняя сварка.
Если используется односторонняя сварка с подкладкой, то после сварки подкладку необходимо удалить.
Сварные соединения категории В, хотя и подвергаются осевым напряжениям, должны иметь ту же конструктивную конструкцию, что и сварные соединения категории А.
Сварные соединения категории C представляют собой сварные конструкции с полным проплавлением независимо от применяемой формы. Фланец и цилиндр, ресивер, такие как использование конструкции со сваркой снизу, когда сварная конструкция с полным поперечным сечением, применима к условиям расчетной температуры не ниже -40 ℃ и расчетного давления не выше 4,0 МПа.
Сварные соединения категории D, угловые соединения приемника и стенки контейнера должны иметь конструкцию полного проплавления.
Используйте электроды для ручной дуговой сварки, выбирайте щелочные сварочные электроды с низким содержанием водорода.
Применяйте автоматическую сварку под флюсом, используйте щелочной или нейтральный флюс.
Прямая сварка ферритной и аустенитной стали.
Из-за большой разницы в коэффициентах линейного расширения между ферритной и аустенитной сталью, это приведет к напряжению из-за разницы температур в случаях низких температур. А углерод ферритной стороны переместится в металл шва при сварке плавлением, прочность ферритной стороны и пластичность металла шва уменьшатся.
Поэтому при сварке необходимо соблюдать следующие требования.
7.3.4.3.1 Как правило, следует выбирать сварочные материалы на основе никеля или хрома типа Cr23Ni13 или Cr26Ni21, и после сварки в принципе не следует проводить дополнительную термическую обработку для снятия напряжений.
7.3.4.3.2 Оценка процесса сварки данного типа разнородной стали и испытательная пластина для сварки изделия должны соответствовать следующим требованиям.
- Прочность сварного соединения на разрыв не менее наименьшего значения наименьшего предела прочности основного материала с обеих сторон.
- Работу удара по линии сплавления и зоне термического влияния на ферритной стороне следует определять по значению работы удара по V-образному надрезу KV2, соответствующей пределу прочности ферритной стали на растяжение.
- Соединение должно быть подвергнуто испытанию на боковой изгиб, с диаметром центра изгиба, равным 4 толщинам образца, 180°. Не должно быть никаких трещин, превышающих 1,5 мм, измеренных в любом направлении на поверхности растяжения после испытания на изгиб, и не должно быть никаких трещин, превышающих 3 мм на линии сплавления.
Сварка низкотемпературных контейнеров должна осуществляться строго контролируемой линейной энергией, обычно с использованием тонкого сварочного прутка. При небольшой линейной энергии сварки сварка должна быть многоканальной.
При разрешении использования локальной дефектоскопии стыковых швов сосудов под давлением при низкотемпературной сварке длина контроля должна быть не менее 50% длины сварных соединений. Это необходимо для обеспечения безопасности, исходя из особенностей сосудов под давлением при низкой температуре, длина контроля которых отличается от сосудов при температуре окружающей среды.
Не допускается проводить определение длины в соответствии со стандартом нормальной температуры контейнера, то есть использование не менее 20% длины каждого сварного соединения является неправильным.
Низкотемпературный сосуд с продольными сварными соединениями класса А, сварные образцы должны быть изготовлены поштучно. В производстве они должны быть сварены тем же сварщиком, тем же материалом, тем же процессом сварки и условиями и не должны изготавливаться другими сварщиками или собираться после изготовления.
Послесварочная термическая обработка позволяет устранить остаточные сварочные напряжения, возникающие в процессе сварки, улучшить механические свойства сварных соединений и снизить тенденцию к низкотемпературному хрупкому разрушению стали.
Согласно стандартным правилам проектирования и изготовления термообработки, если имеются требования к материалу низкотемпературного контейнера и толщине сварных соединений, контейнер должен пройти термообработку для снятия напряжений.
