低温金属软管的材料选型需综合考虑低温环境特性、介质属性、力学性能需求、安装工况及成本等多维度因素，以下是具体影响因素及选型逻辑：

一、低温环境参数

1. 工作温度范围

常规低温（-40℃~-100℃）：

可选304 不锈钢（成本低，但需注意 - 60℃以下冲击韧性下降）或316L 不锈钢（耐蚀性优，低温冲击韧性≥100J）。

深低温（-100℃~-200℃）：

必须采用镍基合金（如 Inconel 625）或奥氏体不锈钢（如 310S），因其在 - 196℃时仍保持良好塑性（延伸率≥30%），避免材料脆断。

超低温（＜-200℃，如液氢、液氦）：

钛合金（TA2/TA3）或无氧铜（TU1），钛合金在 - 253℃时抗拉强度提升至常温的 2 倍，且抗氢脆性能优异。

2. 温度梯度与循环频率

频繁冷热循环（如航天燃料加注）：

需选热膨胀系数低的材料（如因瓦合金，α≈1.5×10⁻⁶/℃），减少热应力疲劳；

多层复合结构（如不锈钢 + 镍合金）可通过热膨胀系数匹配（Δα≤2×10⁻⁶/℃）降低交变应力。

二、介质特性

1. 腐蚀性

强腐蚀介质（如含 H₂S 的 LNG、液氧中的氯化物）：

普通不锈钢易发生应力腐蚀开裂（SCC），需用哈氏合金 C-276（耐点蚀当量≥42）或双相不锈钢 2507（PREN≥40），其耐蚀寿命比 316L 延长 3~5 倍。

氧化 / 还原介质交替：

选择钝化膜稳定的材料（如钛合金，表面 TiO₂膜在 - 196℃仍具自修复能力）。

2. 介质相容性

液氢 / 液氧：

严禁使用含油脂残留的材料（易引发燃烧爆炸），需选电解抛光不锈钢（表面粗糙度 Ra≤0.8μm）或清洁度等级 ISO 4406:1999 16/13 级以上的材料。

液化天然气（LNG）：

需考虑甲醇添加剂的溶胀作用，内层材料避免使用橡胶类，优先选金属波纹管 + PTFE 内衬（渗透率＜10⁻⁹ g/(cm・s)）。

三、力学性能要求

1. 承压能力

高压工况（＞10MPa）：

采用厚壁波纹管（壁厚≥1.5mm）或螺旋增强结构，材料需满足抗拉强度≥500MPa（如 321 不锈钢，σb=520MPa）。

真空环境（如低温绝热管道）：

选用刚性更强的材料（如镍合金，弹性模量≥200GPa），防止负压失稳。

2. 抗疲劳性能

高循环次数场景（如工业管道启闭频繁）：

材料需通过疲劳测试（如 ASTM E606 标准，10⁶次循环下应力幅≤120MPa），优选316L 不锈钢（疲劳极限约为 110MPa）或沉淀硬化不锈钢 17-4PH（经时效处理后疲劳寿命提升 40%）。

四、安装与环境载荷

1. 机械载荷

振动环境（如压缩机连接）：

选阻尼性能好的材料（如铜合金，阻尼比≥0.02）或表面喷丸强化不锈钢（疲劳强度提升 20%~30%）。

弯曲 / 拉伸载荷：

弯曲半径＜8 倍管径时，需用延展性优异的材料（如纯镍，延伸率≥40%），避免塑性变形导致开裂。

2. 外部环境

海洋盐雾腐蚀：

外层材料需镀镍磷合金（镀层厚度≥25μm）或采用超级不锈钢 904L，耐盐雾测试（ASTM B117）≥5000 小时无腐蚀。

辐射环境（如核工业低温系统）：

选用耐辐射材料（如 316LN 不锈钢，耐中子通量≥10²⁰ n/cm²），避免晶格畸变导致脆化。

五、成本与可加工性

1. 经济成本

性价比优先场景（如普通低温水管道）：

采用304 不锈钢，成本比 316L 低 20%~30%，但需牺牲部分耐蚀性。

高可靠性需求（如航天、LNG 核心管道）：

优先选镍基合金（成本为不锈钢的 3~5 倍），但全生命周期成本因寿命延长而降低。

2. 加工工艺适配性

复杂成型需求（如小直径波纹管）：

选冷成型性能好的材料（如 304 不锈钢，冷作硬化指数 n=0.3），避免加工开裂；

超低温钛合金需采用热成型工艺（加热至 600~800℃），加工成本较高但成型精度高。

六、标准与规范遵循

1. 行业标准

承压设备：需符合 ASME B31.3（化工管道）或 EN 13480（工业管道），材料需通过低温冲击试验（如 - 196℃时 CVN≥27J）。

航空航天：遵循 NASA NSTS 08350（低温管路材料规范），要求材料出气率≤1×10⁻⁹ Pa・m³/s。

2. 环保与认证

食品医药低温系统：需用316L 不锈钢 + 电抛光表面，符合 FDA 21 CFR Part 177.2400 标准，避免材料析出物污染介质。