Medžiagos pasirinkimas – skirtumas tarp sėkmės ir katastrofiškos nesėkmės esant -90 laipsnių
Medžiagos pasirinkimas lemia išgyvenimą kriogeninėje aplinkoje daug kritiškiau, nei rodo galios reitingai. Tai pamoka, kurią ne kartą išmokome farmacijos saugojimo, kosmoso bandymų ir specializuoto pramoninio apdorojimo, kai temperatūra siekia -90 laipsnių ir žemesnė, srityse.
Apsvarstykite plastiškumo{0}}perėjimo į-trapią temperatūrą-, kurioje medžiaga keičiasi iš lanksčios į trapią. Daugelis įprastų lydinių peržengia šią ribą būtent tame temperatūros diapazone, kuriame turi veikti kriogeniniai kasetiniai šildytuvai. Standartinis nerūdijantis plienas 304, nors ir puikiai tinka bendram pramoniniam šildymui, tampa vis trapesnis, kai temperatūra nukrenta žemiau -30 laipsnių. Esant -90 laipsnių temperatūrai, jo mechaninės savybės labai pablogėja, todėl jis gali įtrūkti veikiant šiluminiam įtempimui.
Nerūdijantis plienas 316L pasižymi geresnėmis savybėmis dėl mažesnio anglies kiekio ir patobulintos nikelio sudėties. Jis išlaiko geresnį kietumą ir atsparumą šiluminiam šokui, kai cikliškai veikia nuo ekstremalių šalčių iki darbinės temperatūros. Pačioms reikliausioms reikmėms Inconel 600 arba 625 lydiniai užtikrina išskirtinį atsparumą šiluminiam nuovargiui ir išlaiko mechaninį vientisumą esant temperatūrų skirtumams, dėl kurių standartinis nerūdijantis plienas sugestų. Šie nikelio -chromo lydiniai yra atsparūs trapumui, dėl kurio pasikartojantys terminiai ciklai įtrūksta įprastų apvalkalų.
Pats varžos laidas reikalauja vienodo dėmesio. Nikelio -chromo lydiniai, tokie kaip NiCr 80/20, turi turėti stabilias elektrines savybes visame temperatūros diapazone-nuo kriogeninių paleidimo sąlygų iki darbo temperatūros, kuri gali siekti kelis šimtus laipsnių Celsijaus. Esant -90 laipsnių pasipriešinimo reikšmės pasikeičia. Standartinių nikelio ir chromo lydinių atsparumas kriogeninėje temperatūroje gali sumažėti 10–15 procentų, palyginti su aplinkos sąlygomis, o tai reiškia, kad sunaudojama daugiau srovės ir pagaminama daugiau energijos tam tikrai įtampai, nei gali pasiūlyti specifikacijos. Į šį reiškinį reikia atsižvelgti apskaičiuojant galią ir projektuojant valdymo sistemą.
Magnio oksido izoliacija, užpildanti kasetinį šildytuvą, yra dar vienas iššūkis. Didelio-grynumo magnio oksidas puikiai tinka elektros izoliacijai ir šilumos laidumui, tačiau jis pasižymi higroskopiškumu, kuris tampa pavojingas užšalus. Drėgmė, susikaupusi šildytuvo korpuse gamybos metu arba prasiskverbusi per netobulus sandariklius, gali užšalti ir išsiplėsti esant kriogeninei temperatūrai. Tūrio padidėjimas maždaug 9 procentais, kai vanduo virsta ledu, sukuria pakankamą slėgį, kad suskiltų sutankinta izoliacija arba atitrauktų apvalkalą nuo galinių sandariklių.
Aukščiausios klasės gamintojai tai sprendžia vakuumo{0}}užpildymo procesais, kuriais pašalinamos tuštumos, o po to hermetiškai užsandarina keramikinius{1}}į-metalinius sandariklius arba specializuotus epoksidinius junginius, skirtus kriogeniniam aptarnavimui. Po-gamybos iškepimo{5}}procedūros 120–150 laipsnių Celsijaus temperatūroje užtikrina, kad likutinė drėgmė būtų pašalinta prieš išsiunčiant.
Nurodant kasečių šildytuvus -90 laipsnių aplinkai, medžiaga turi būti parenkama už apvalkalo ribų, kad apimtų kiekvieną komponento varžos laidą, izoliaciją, sandariklius ir švino laido izoliaciją. Kiekviena medžiaga turi patikimai veikti visame temperatūros diapazone, kurį patirs šildytuvas.
