液氮罐長時(shí)間不使用后容易發(fā)生故障的原因主要涉及到液氮罐內(nèi)部溫度控制系統(tǒng)、密封性能以及結(jié)構(gòu)老化等方面。液氮罐作為一種低溫儲(chǔ)存設(shè)備,通常用于存儲(chǔ)液氮、冷凍生物樣本或其他低溫物質(zhì)。這些罐體的特殊設(shè)計(jì)要求它們在使用過程中保持低溫狀態(tài),一旦長時(shí)間閑置,若沒有得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)或操作,其內(nèi)部的壓力、溫度變化以及氣體泄漏等問題可能導(dǎo)致設(shè)備故障。
1. 液氮罐內(nèi)的溫控系統(tǒng)問題
液氮罐主要依賴其雙層結(jié)構(gòu)和真空絕緣來維持內(nèi)部的低溫狀態(tài)。外部罐體與內(nèi)部儲(chǔ)液罐之間通常有一層真空空間,通過這個(gè)真空層來有效減少熱量的傳導(dǎo)。當(dāng)液氮罐長時(shí)間不使用時(shí),真空層的絕緣效果可能會(huì)逐漸衰退。尤其是在長時(shí)間不經(jīng)過檢查和加壓的情況下,真空層可能出現(xiàn)泄漏,導(dǎo)致真空度下降。液氮罐真空度一般要求在10-2至10-4Pa之間,如果這個(gè)數(shù)值持續(xù)偏離正常范圍,液氮的蒸發(fā)速度將會(huì)加快,溫控效果變差,甚至導(dǎo)致液氮罐無法維持所需的低溫環(huán)境。
隨著液氮罐的使用時(shí)間增長,真空層的逐漸衰退會(huì)導(dǎo)致液氮消耗過快,這不僅會(huì)造成樣本儲(chǔ)存環(huán)境的異常,還可能使罐體外部因過度降溫而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫或變形。實(shí)驗(yàn)中曾有一項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示,液氮罐在長時(shí)間未使用的情況下,若真空度降低至10^-1Pa,液氮的蒸發(fā)率可以提高至0.5-1L/天,導(dǎo)致罐內(nèi)液氮迅速消失。
2. 密封性能失效
液氮罐的密封性能是保障其低溫環(huán)境的關(guān)鍵。在長時(shí)間未使用的情況下,密封圈、閥門等部件可能會(huì)因缺乏活動(dòng)而發(fā)生老化或磨損。液氮罐的密封要求通常非常高,密封圈材料一般采用氟橡膠、硅膠等具有耐低溫性能的材料,這些材料的使用壽命較長,但在沒有使用時(shí),它們的彈性和密封性能會(huì)逐漸降低。
一旦液氮罐的密封性出現(xiàn)問題,氣體泄漏就會(huì)不可避免地發(fā)生,這不僅會(huì)導(dǎo)致液氮消耗加速,還可能導(dǎo)致外界空氣進(jìn)入罐內(nèi),造成溫度波動(dòng)和污染。在實(shí)驗(yàn)室中,工作人員在發(fā)現(xiàn)液氮罐出現(xiàn)密封問題后,通常會(huì)使用溫度計(jì)檢測其表面溫度,若發(fā)現(xiàn)溫度有異常升高現(xiàn)象,說明可能存在泄漏問題。
3. 內(nèi)部壓力問題
液氮罐在長時(shí)間閑置時(shí),其內(nèi)部壓力可能會(huì)不穩(wěn)定。液氮的儲(chǔ)存壓力通常較低,在常溫下液氮轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)氮需要較低的壓力,因此液氮罐的設(shè)計(jì)會(huì)要求在低溫環(huán)境下進(jìn)行良好的氣體控制。長時(shí)間沒有使用液氮罐時(shí),氣體可能在罐內(nèi)積聚,特別是在外部溫度變化較大的情況下,氣體的膨脹與收縮會(huì)引發(fā)壓力波動(dòng)。若罐內(nèi)的壓力超過了罐體設(shè)計(jì)的最大安全值,這會(huì)導(dǎo)致罐體出現(xiàn)變形、裂縫,甚至出現(xiàn)爆裂的危險(xiǎn)。
一些液氮罐會(huì)設(shè)有自動(dòng)減壓裝置,確保壓力始終維持在合理范圍內(nèi)。但如果長時(shí)間未進(jìn)行檢查或維護(hù),自動(dòng)減壓裝置可能會(huì)失效。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),液氮罐內(nèi)部的壓力應(yīng)該保持在-0.5~1bar之間,若壓力不穩(wěn)定,可能導(dǎo)致罐體老化及安全隱患增加。
4. 結(jié)構(gòu)材料老化
液氮罐的外部通常由高強(qiáng)度的金屬材料制成,這些材料能夠承受極低溫和高壓的環(huán)境。然而,長期不使用的液氮罐,其金屬表面可能會(huì)受到氧化、腐蝕等因素的影響,尤其是在潮濕或空氣濕度較高的環(huán)境下。金屬材料的老化會(huì)導(dǎo)致罐體強(qiáng)度下降,增加結(jié)構(gòu)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
例如,液氮罐的外殼一般采用鋁合金、不銹鋼等耐腐蝕材料,長期閑置會(huì)導(dǎo)致這些材料的氧化層逐漸失去保護(hù)作用,金屬表面容易出現(xiàn)銹蝕或裂紋,嚴(yán)重時(shí)可能影響罐體的整體穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明,未經(jīng)過定期檢查和維護(hù)的液氮罐,其外部腐蝕率可能每年增加1%到3%。
5. 長時(shí)間不使用對液氮罐安全性的影響
液氮罐的安全性直接關(guān)系到存儲(chǔ)物品的保護(hù)情況。長時(shí)間未使用的液氮罐容易因?yàn)樯鲜龆喾N原因而發(fā)生故障,出現(xiàn)液氮揮發(fā)過快、溫度不穩(wěn)定、密封不良等問題,這些都可能影響儲(chǔ)存物品的安全性。例如,儲(chǔ)存細(xì)胞、組織等生物樣本的液氮罐,如果罐內(nèi)溫度波動(dòng)過大,可能導(dǎo)致樣本凍融不穩(wěn)定,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果或樣本的完整性。
為了避免液氮罐在長時(shí)間不使用后的故障,定期檢查、充氣、清潔以及更換密封圈、檢查真空度等維護(hù)措施非常重要。維修保養(yǎng)周期一般為每六個(gè)月一次,確保罐體的溫度、壓力及其他參數(shù)在正常范圍內(nèi),可以有效延長液氮罐的使用壽命。