液氧的物理化学性质是设计的基础前提，直接决定核心设计方向：
- 超低温特性：液氧沸点 – 183℃、凝固点 – 218.4℃，设计需确保材料在 – 196℃（极端验证温度）下不脆断，结构无冷缩变形。
- 强氧化性：液氧会加剧材料腐蚀、引发燃烧风险，设计需避免选用易氧化的材料（如碳钢、含油脂成分的密封件），禁止结构中残留油污。
- 体积膨胀性：液氧汽化后体积膨胀约 800 倍，需预留膨胀空间，防止充装过满或绝热失效后压力骤升。
需明确关键参数阈值，确保设计压力、温度与实际工况匹配：
- 压力参数：设计压力需高于工作压力 1.2~1.5 倍（固定式 0.8~1.6MPa，移动式 1.6~2.5MPa），同时考虑充装速率、环境温度变化带来的压力波动。
- 温度阈值：最低设计温度需≤-196℃，覆盖液氧存储、运输中的极端低温场景，避免材料因温度低于耐受值失效。
- 温压联动：需核算低温下材料强度的衰减系数，确保温度降低时，罐壁仍能承受设计压力。
材料是低温耐压性能的根本，需满足 “低温韧性 + 耐压强度 + 介质兼容” 三重要求：
- 主体材料：优先选用 022Cr19Ni10（304L）、022Cr17Ni12Mo2（316L）等超低碳不锈钢，或 9Ni 钢（低温韧性更优），确保 – 196℃下冲击韧性≥27J。
- 辅助材料：密封件选用聚四氟乙烯（PTFE）等低温兼容材质，支撑件采用低温合金，避免普通金属在低温下脆裂。
- 材料禁忌：严禁使用碳钢、铸铁等低温脆性材料，禁止材料中含硫、磷等杂质（会降低低温韧性）。
合理的结构可分散应力、提升承压效率，避免局部失效：
- 主体结构：优先采用球形或圆筒形（长径比 2~3），均匀传递压力，减少方形、异形结构的应力集中点。
- 绝热与承压结合：采用 “双层真空绝热结构”，内层（承压层）按耐压要求设计厚度，外层（防护层）保障绝热，中间填充珠光砂或纳米绝热材料，减少冷损导致的压力上升。
- 薄弱部位强化：罐顶、罐底、法兰接口等部位加厚壁厚，或采用补强圈；支撑结构设计为 “柔性支撑”，抵消冷热收缩产生的附加应力。
需设计冗余安全装置，应对压力异常或低温失效风险：
- 泄压装置：配备低温专用安全阀（动作压力为设计压力的 1.05~1.1 倍），同时设置爆破片作为二次泄压保障，避免安全阀冻堵失效。
- 监测装置：安装低温兼容的压力表、液位计（测量范围覆盖 0~1.2 倍设计压力），实时监控压力、液位变化。
- 防爆防静电：罐体外壁接地，避免静电积聚；结构设计中预留防爆空间，防止液氧泄漏后与可燃物反应。
制造工艺需匹配低温耐压要求，避免工艺缺陷：
- 焊接工艺：采用钨极氩弧焊（TIG），焊接时充氩保护，焊缝需进行 100% 无损检测（UT/RT），并做低温冲击试验。
- 耐压测试：除常规水压试验（1.25 倍设计压力）、气压试验（1.15 倍设计压力）外，需增加深冷耐压试验（-196℃下保压 30 分钟）。
- 真空检测：绝热层真空度需≤0.1Pa，确保长期绝热效果，减少因冷损导致的压力异常。
设计需结合实际应用场景调整，提升实用性：
- 固定式储罐：侧重安装基础强化（如混凝土支腿 + 加强圈），应对长期静置承压。
- 移动式储罐（槽车 / 杜瓦瓶）：增加抗冲击结构，设计压力提高至 1.6~2.5MPa，适配运输中的颠簸和温度波动。
- 充装限制：设计时明确充装量≤95% 容积，避免液体膨胀突破耐压极限。
需符合国家强制标准，确保设计合法合规：
- 核心标准：遵循 GB 150.1~150.4《压力容器》、GB/T 18442《低温绝热压力容器》。
- 特殊场景：航天、医疗等领域需额外满足行业专用标准（如航天级储罐需符合 NASA 相关规范）。
- 资质要求：设计单位需具备压力容器设计资质，制造单位需通过 ASME 或 GB/T 19001 认证。
