2025-01-29 10:50:00
Les pièces d’exploitation des aciers nickel, comme les vannes et les raccords, font le refroidissement des bobines supraconductives possibles pour de forts champs magnétiques en science et en médecine
Un corps de valve cryogénique d’un acier en nickel-alliage: résistant à l’eau de mer, sans embitage et scellé!
La cryogénique joue un rôle crucial dans divers domaines essentiels, notamment le traitement de l’hydrogène et de l’azote, le transport de GNL, la recherche scientifique impliquant des réacteurs de fusion nucléaire et des accélérateurs de particules, ainsi que des technologies d’imagerie médicale comme l’IRM. S’appuyant sur nos articles sur la «forge de flux de grains» et «Monel® et 316L pour la cryogénie», qui couvrait les bases des techniques de forgeage et de l’acier cryogénique, cet article approfondit les applications pratiques et détaillées.
Le nickel (NI) est utilisé comme élément d’alliage dans les aciers pour améliorer leur ténacité et leur ductilité à basse température. Les aciers avec une teneur en nickel de 9% ou plus sont considérés comme résistants aux basses températures et exempts de fragilisation. Deux aciers à chrome-nickel jouent un rôle crucial, non seulement dans la cryogénie: 304 et 316, qui sont deux des grades en acier inoxydable les plus utilisés, chacun adapté à des applications spécifiques en raison de leurs propriétés uniques.
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304 en acier inoxydable, souvent marqué comme «18/8» ou «18/10» sur les couverts et les ustensiles de cuisine en raison de son chrome de 18% et de sa teneur en nickel à 18% et de 8 à 10%, offre une excellente résistance à la corrosion. Il est idéal pour les applications générales telles que l’équipement de cuisine, la tuyauterie, les vannes et les composants de la chaudière. Cependant, sa résistance aux chlorures et à l’eau salée est limitée, ce qui le rend moins adapté à des environnements plus agressifs. Bien que couramment utilisé pour les couverts, il n’est pas recommandé pour les couteaux de cuisine, où les aciers en carbone comme l’acier Damas et les alliages de couteau spécialisés, tels que x50crmov15, doivent être préférés. Certains aciers à couteaux supplémentaires réputés pour leurs propriétés de rétention de bord et de netteté supérieures comprennent: S35VN, 440C; Xc75; VG-10, qui sont généralement plus difficiles que 304 en acier.
316 L’acier inoxydable, en revanche, contient environ 16 à 18% de chrome, 10-13% de nickel et 2-3% de molybdène. L’ajout de molybdène améliore sa résistance aux piqûres et à la corrosion des crevasses, en particulier dans les environnements riches en chlorure ou marins. Cela fait de 316 le choix préféré pour la transformation chimique, l’industrie alimentaire, l’équipement marin, les dispositifs médicaux et, bien sûr, la cryogénie. De nombreuses sous-variétés avec des propriétés spécifiques, telles que 1,4404, 1,4435 et 1,4571, existent. Avec l’abréviation «f» pour forgé et «l» pour une teneur en carbone réduite (faible) pour améliorer la soudabilité, F316L est la variante la plus demandée de 316 pour les composants forgés dans les industries de la vanne, de la chaudière et de la tuyauterie industrielle.
Bien que 316 soit meilleur pour la résistance à la corrosion, il est moins difficile. Les aciers avec une résistance à la corrosion encore plus élevée sont les aciers duplex et les superalliages en cuivre-nickel tels que Monel®, qui sont également parfaits pour les applications à haute température comme les moteurs-fusées et les centrales électriques, même lorsqu’ils ne peuvent pas subir les mêmes niveaux élevés de durcissement.
** Gaz liquéfié: hydrogène, méthane et GNL – Fondamentaux de la transition énergétique **
La cryogénique joue un rôle crucial dans le stockage et le transport de gaz liquéfiés tels que l’hydrogène et le GNL (gaz naturel liquéfié). L’hydrogène est liquéfié à des températures extrêmement basses (-253 ° C), augmentant considérablement sa densité et permettant un stockage efficace. Le GNL, liquéfié à -162 ° C, est un élément clé de l’approvisionnement en énergie mondial. Le méthane (CH4), le principal constituant du gaz naturel, est utilisé dans certains concepts par méthanation comme milieu de stockage intermédiaire, liant l’hydrogène sous une forme plus transportable. Ces technologies sont vitales pour la transition énergétique et, lorsqu’elles sont appliquées correctement, peuvent contribuer à réduire les émissions de CO2. En raison des pressions impliquées, les formes telles que les corps de soupape et les raccords doivent respecter les exigences strictes de la Directive de l’équipement de pression (PED). Il en va de même pour les pipelines et les récipients sous pression.
** Applications scientifiques **
Alors que la cryogénique est déjà cruciale pour le traitement des fluides et des gaz «froids», il est absolument essentiel pour le refroidissement des bobines magnétiques supraconductrices dans les anneaux de stockage de particules où des électromagnéts puissants éloignent les particules des parois du réacteur, que ce soit le 27 kilomètre Accélérateur de particules longues au CERN ou les réacteurs de fusion comme Iter, avec un noyau (le tokamak) mesurant près de 20 mètres de diamètre et 12 mètres de hauteur. Ces technologies permettent le contrôle précis requis pour les expériences de physique à haute énergie, telles que les collisions de particules et le confinement du plasma dans les réactions de fusion, repoussant les limites de la découverte scientifique.
Ces installations de pointe reposent sur une technologie cryogénique avancée pour maintenir les conditions extrêmes requises pour leurs opérations. La fusion nucléaire est toujours au niveau scientifique et les solutions viables sont encore à des décennies. Cependant, pour les générations à venir, il pourrait fournir une option pour une énergie propre et propre.
** Avancements en génie médical et applications biotechnologiques **
La technologie cryogénique permet la génération des champs magnétiques forts nécessaires à l’imagerie haute résolution, qui a révolutionné la médecine diagnostique et fait avancer notre compréhension du corps humain. Le même mécanisme décrit précédemment est appliqué dans de grandes bobines magnétiques dans l’IRM – la technologie d’imagerie médicale sophistiquée d’aujourd’hui. Sans refroidissement ultra-profond à l’aide d’hélium liquide à -269 ° C, les bobines magnétiques supraconductrices n’existeraient pas et l’IRM ne serait pas possible.
La technologie de cryo-refroidissement est cruciale pour la préservation biologique. L’azote liquide est utilisé pour stocker des cellules telles que les spermatozoïdes et les œufs, les tissus et même les organes entiers pour les transplantations ou le stockage à long terme, en préservant leur viabilité pendant des décennies. Un exemple extrême est la cryoconservation controversée des individus décédés (cryonique), avec l’espoir d’un renouveau futur. Ce domaine non prouvé repose sur des hypothèses actuellement inaccessibles, mais dispose toujours d’un petit marché de niche.
** À propos de l’auteur **
Thomas Henneke est un mathématicien diplômé en mettant l’accent sur la physique, la mécanique et la géométrie. Depuis 2010, il est directeur technique et co-partenaire de la prévision Drop Forge KB Schmedetechnik GmbH dans l’ouest de l’Allemagne. Anthésant pour la technologie énergétique et les applications en acier innovantes, il écrit parfois des articles scientifiques populaires sur les techniques de forgeage, les matériaux avancés et le charme de sa région d’origine: Hagen-Merlohn-Sauerland. Sur son blog sur drop-forge.com, on peut également trouver plus d’informations sur le Forger des équipements et des services de l’entreprise, ainsi que du matériel supplémentaire sur Vanves forgées pour cryo, hydro et nucléaire applications. Il en va de même pour les pipelines et les récipients sous pression.
La chute de Forge KB Schmedetechnik GmbH en Allemagne possède des décennies d’expérience en tant que fournisseur de fidèle de forgées sous pression, y compris des corps de valve pour les applications de pression dans le secteur de l’énergie, telles que les composants forgés de qualité nucléaire et les applications ultra-haute pression. De plus, l’entreprise possède une vaste expertise dans le travail avec des aciers à chrome-nickel comme F304, F316L et des aciers duplex, ainsi que les superalliages à base de nickel comme Monel®, adaptés à des environnements d’embrichement et à des milieux ou des liquides exigeants tels que l’eau de mer, l’hydrogène, le LNG , azote et cryogénique.
Contact de l’entreprise
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