零下温度材料
奥氏体不锈钢(含镍量一般为7-25%)在极低温度下表现出优良的韧性。韧性是指材料在不被破坏的情况下吸收能量的能力,在很多工程应用中不可或缺。结构钢材在室温下具有良好的韧性,但随着温度的下降,铁素体结构会逐渐变脆,从而使钢材不适合在极低温度下使用。与之相比,常见的含镍奥氏体不锈钢即使在液态氦温度下也能保持良好的韧性。
表现出良好低温性质的另一个系列材料是镍合金钢。在钢基体中添加1.50-9.00%的镍并经过适当的热处理,可以在-60℃到-200℃的温度下获得必要的韧性和强度。但如果混合物中没有铬,那么这些钢材不会像不锈钢那样具备固有耐腐蚀性。
北极使用
在北极地区很难招募人员、焊接金属和来往运输货物。用于北极的钢材最关键因素是温度,-50℃或以下温度也不例外,而且低于北极油田建造中采用的大多数碳锰结构钢的韧脆性转变温度。
油气行业中决定北极使用材料选择的其他因素包括耐腐蚀性和可焊接性。前一个因素在结构应用中的重要性不如腐蚀性油气开采和运输。焊缝务必保持北极使用基材金属的较高断裂韧性。如果焊缝的韧性较低,那么无论基材金属的质量如何,都会发生断裂。
另一个例子来自南极洲的科考基础设施。2008年在这里建造了一座比利时科考站。立面由1.50毫米304L(UNS S30403)不锈钢板制成。选择这种材料是因为奥氏体不锈钢(304L)在远低于-60℃的温度下仍然表现出足够的强度和韧性。