ถังไครโอเจนิค

ถังไครโอเจนิคเป็นภาชนะเฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บและขนส่งก๊าซเหลวที่อุณหภูมิต่ำมาก ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า -150 องศาเซลเซียส (-238 องศาฟาเรนไฮต์) ถังเหล่านี้จำเป็นสำหรับการจัดการก๊าซ เช่น ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน ฮีเลียม และไฮโดรเจน ซึ่งจะถูกเก็บไว้ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิต่ำเหล่านี้ การสร้างถังไครโอเจนิกค่อนข้างซับซ้อน โดยปกติจะมีผนังสองชั้นโดยมีถังด้านในสำหรับบรรจุก๊าซเหลว ซึ่งมักทำจากสแตนเลส และถังด้านนอกที่ทำหน้าที่เป็นชั้นฉนวน ซึ่งโดยทั่วไปทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน ช่องว่างระหว่างผนังทั้งสองเต็มไปด้วยวัสดุสุญญากาศหรือฉนวน เช่น เพอร์ไลต์หรือโฟม เพื่อลดการถ่ายเทความร้อนและรักษาอุณหภูมิต่ำที่จำเป็นในการรักษาก๊าซให้อยู่ในสถานะของเหลว

ถังไครโอเจนิคติดตั้งระบบที่ช่วยให้การไหลเวียนของของเหลวไครโอเจนิค เช่น ไนโตรเจนเหลวหรือฮีเลียม เพื่อทำให้ภาชนะด้านในเย็นลงและรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ เทคโนโลยีนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงพลังงาน การแพทย์ และการบินและอวกาศ ซึ่งจำเป็นต้องมีการจัดเก็บและขนส่งก๊าซเหลว ถังไครโอเจนิคมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องมาจากความสามารถในการจัดเก็บและขนส่งก๊าซเหลวที่อุณหภูมิต่ำมาก

ตัวอย่างลักษณะการใช้งานถังไครโอเจนิค:

• ก๊าซอุตสาหกรรม: ใช้เพื่อกักเก็บก๊าซอุตสาหกรรม เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอน ซึ่งจำเป็นในกระบวนการผลิต การผลิตโลหะ และการผลิตยา
• พลังงาน: ในภาคพลังงาน ถังแช่แข็งจะกักเก็บก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) และก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงในการทำความร้อน การปรุงอาหาร และในการผลิตไฟฟ้า
• การบินและอวกาศและการป้องกัน: ถังเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดเก็บเชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์สำหรับจรวดและยานอวกาศอื่นๆ รวมถึงการใช้งานต่างๆ ในอุตสาหกรรมการป้องกัน
• การใช้งานทางการแพทย์: ถังไครโอเจนิคจัดเก็บตัวอย่างทางชีวภาพ เช่น เลือด เนื้อเยื่อ และเซลล์สืบพันธุ์เพื่อการวิจัยทางการแพทย์และการรักษาภาวะเจริญพันธุ์ นอกจากนี้ ยังใช้ในโรงพยาบาลและห้องปฏิบัติการเพื่อจัดเก็บไนโตรเจนเหลวและออกซิเจน
• อุตสาหกรรมอาหาร: ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารแช่แข็งแบบแฟลชเพื่อรักษาความสดและสำหรับการจัดเก็บตัวอย่างทางชีวภาพ
• การแปรรูปโลหะ: ในงานโลหะ ถังไครโอเจนิคใช้สำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น การชุบแข็งโลหะ ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิไครโอเจนิคหรือเรียกว่าการชุบแข็งเหล็กแบบ Sub-zero เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการบำบัดน้ำ: ถังเหล่านี้ยังใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโรงงานบำบัดน้ำ
• การใช้งานทางวิศวกรรม: ของเหลวไครโอเจนิคใช้สำหรับการทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำ เช่น การหดตัวทางวิศวกรรม

นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ ของการใช้ถังไครโอเจนิค ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความคล่องตัวและความสำคัญในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสมัยใหม่

สำหรับถังไครโอเจนิค เหล็กกล้าคาร์บอนมักถูกใช้สำหรับถังด้านนอกเนื่องจากมีความแข็งแรงและความคุ้มค่า วัสดุจะต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิต่ำได้โดยไม่เปราะ

ต่อไปนี้เป็นวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอนที่แนะนำและคุณสมบัติทางกลสำหรับถังไครโอเจนิค:

• เหล็กกล้าคาร์บอนใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ: เช่น ASTM A333 เกรด 6 หรือ ASTM A334 เกรด 1 ซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับบริการที่อุณหภูมิต่ำ
• เหล็กกล้าคาร์บอนเม็ดละเอียด(Fine Grain): เหล็กกล้าเหล่านี้มีโครงสร้างเม็ดละเอียดที่ปรับปรุงความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ เช่น ASME SA516- 70

คุณสมบัติทางกล:

• ความเหนียว: คุณสมบัติที่สำคัญสำหรับวัสดุที่อุณหภูมิความเย็นจัดเพื่อต้านทานการแตกหัก เหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิต่ำรักษาความเหนียวที่ดีไว้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า -45°C (-49°F)
• ความเหนียว: ความสามารถของเหล็กในการต้านทานการเปลี่ยนรูปโดยไม่แตกหักเป็นสิ่งสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการหดตัวด้วยความร้อนซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเยือกแข็ง
• ความแข็งแกร่ง: จำเป็นต้องมีความแข็งแรงสูงในการทนต่อแรงดันภายในของก๊าซเหลวที่เก็บไว้ เหล็กเหล่านี้ยังคงความแข็งแกร่งแม้ในอุณหภูมิต่ำ

• ความสามารถในการเชื่อม: ความสามารถในการเชื่อมที่ดีเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตและการซ่อมแซมถังไครโอเจนิคเหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิต่ำสามารถเชื่อมได้ด้วยข้อควรระวังที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการแตกร้าว

ด้านนอกของถังไครโอเจนิคมักทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนพร้อมไพรเมอร์ป้องกันการกัดกร่อนและสีเคลือบด้านบนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นพิเศษ ช่องว่างระหว่างถังด้านในและด้านนอกจะถูกเติมด้วยผงฉนวน (เพอร์ไลต์) เพื่อลดการถ่ายเทความร้อน

เมื่อเลือกวัสดุสำหรับถังไครโอเจนิคสิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน รวมถึงประเภทของก๊าซที่จะจัดเก็บ ความดันในการทำงาน และสภาพแวดล้อม แนะนำให้ปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุและวิศวกรที่มีประสบการณ์ในการใช้งานแบบไครโอเจนิคเสมอ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและประสิทธิภาพของระบบจัดเก็บ

นอกจากเหล็กกล้าคาร์บอนยังมีวัสดุพิเศษชนิดอื่นที่สามารถใช้งานด้านถังไครโอเจนิคแต่มีราคาสูง

วัสดุที่แนะนำและคุณสมบัติทางกล:

• เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก: เช่นเกรด AISI 304, 304L, 316, 316L และ 316LN มักใช้กัน มีปริมาณโครเมียมสูง (16-20%) และนิกเกิลในปริมาณมาก (8-14%) ซึ่งทำให้โครงสร้างออสเทนนิติกคงตัวที่อุณหภูมิแช่แข็ง
• อลูมิเนียมอัลลอยด์: มีน้ำหนักเบาและมีค่าการนำความร้อนที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับภาชนะแช่แข็งที่มีขนาดเล็ก
• โลหะผสมนิกเกิล: สำหรับอุณหภูมิที่ต่ำมาก โลหะผสมนิกเกิลจะถูกนำมาใช้เนื่องจากมีความแข็งแรงและความเหนียวภายใต้สภาวะดังกล่าว

คุณสมบัติทางกล:

• ความเหนียว: ช่วยรักษาความแข็งแรงที่อุณหภูมิเย็นจัด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเปราะและการแตกร้าว
• ความต้านแรงดึง: เพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ โดยเฉพาะในเหล็กสเตนเลสเสริมไนโตรเจน
• ความทนทานต่อการแตกหัก: วัสดุ เช่น สแตนเลสออสเทนนิติกและเหล็กนิกเกิลบางชนิดมีความเหนียวในการต้านการแตกหักที่ดีเยี่ยม ซึ่งจำเป็นต่อความปลอดภัยของถังไครโอเจนิค
• ความต้านทานการสึกหรอและความแข็ง: การบำบัดด้วยความเย็นจัดของเหล็กสามารถเพิ่มคุณสมบัติเหล่านี้ได้ ซึ่งช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของถัง

วัสดุเหล่านี้มีรูปร่างเป็นภาชนะด้านในสำหรับเก็บก๊าซเหลว และภาชนะด้านนอกซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน วัสดุฉนวน เช่น ฉนวนสุญญากาศ เพอร์ไลต์ หรือฉนวนหลายชั้นถูกนำมาใช้ระหว่างสองชั้นนี้เพื่อรักษาอุณหภูมิต่ำซึ่งจำเป็นต่อการรักษาสิ่งที่อยู่ภายในให้มีสถานะเป็นของเหลว สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าวัสดุที่เลือกนั้นตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งานที่ต้องการ รวมถึงความเข้ากันได้กับสารที่เก็บไว้และสภาพแวดล้อมการทำงานของถัง