Anleitung zum Abdichten von Hochdruck-Quarzglasrohren

Technischer Leitfaden für die Abdichtung von Quarzglasrohren unter hohen Druckbedingungen (≥10MPa)
Auswahl-, Installations- und Überprüfungsverfahren für Quarz-, Aluminiumoxid- und Saphirrohre

1. Dichtungstyp-Vergleichstabelle

Siegel Typ	Maximaler Druck	Temperaturbereich	Wiederverwendbar	Bereich der Rohrdurchmesser	Empfohlener Anwendungsfall
Metallflansch + konische Dichtung	≤30 MPa	-200 ~ 500 °C	✓	5-100 mm	Hochdruckreaktoren, die häufigen Zugang erfordern
Glasfusionssiegel	≤15 MPa	≤450 °C	✗	3-50 mm	Permanente Sensorkapselung
Hydraulische Kaltverdichtung	≤100 MPa	-273 ~ 1000 °C	✗	3-20 mm (dicke Wand)	Anwendungen unter extremem Druck/kryogenen Bedingungen
Metallisiertes Hartlöten	≤50 MPa	≤1000 °C	✗	3-20 mm	Zuverlässigkeit für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung

2. Metallflansch mit konischer Dichtung (empfohlene Methode)

1. Erforderliche Komponenten

• Werkstoff Flansch: Inconel 718 (korrosionsbeständige Nickellegierung)
• Dichtung Dichtung: Geglühtes Kupfer (1 mm dick, Härte HV50)
• Konischer Winkel20° ± 0,5° (muss mit dem präzisionsgeschliffenen Konus des Rohrs übereinstimmen)

2. Einbauverfahren

① Vorbereitung

• Flammpolieren der Quarzrohrenden zur Beseitigung von Mikrorissen
• Hochglanzpolierte Flanschkonusfläche (Ra ≤ 0,8 μm)

② Montage

1. Setzen Sie die Kupferdichtung auf den Flanschkonus
2. Hochtemperatur-Vakuumfett (z. B. Apiezon N) auf den Rohrkonus auftragen
3. Ziehen Sie die Schrauben schrittweise mit einem hydraulischen Drehmomentschlüssel an.

Drehmomenttabelle für Schrauben (für M6-Schrauben):

Bühne	Drehmoment (N-m)	Verweilzeit
Vorspannung	10	5 min
Mitte	20	10 min
Finale	30	30 min

3. Kriterien für die Dichtheitsprüfung

• Helium-Leckrate: ≤ 1×10-⁸ mbar-L/s
• Druckhaltetest: 15 MPa für 1 Stunde, Druckabfall <1%

3. Sicherheitsvorkehrungen

1. Explosionsschutz

• 6-mm-Polycarbonat-Strahlungsschutzschild um das Rohr (optional mit IR-Kamerafenster)
• Mechanisches Druckbegrenzungsventil einbauen (Sollwert = 12 MPa)

2. Operative Leitlinien

Nicht:

• ✗ Schnelle Druckbeaufschlagung (Druckrampe ≤ 1 MPa/min verwenden)
• ✗ Überdruck bei Umgebungstemperatur (vor der Druckbeaufschlagung auf ≥ 100 °C vorheizen)

4. Fallstudien zum Scheitern

Fall 1: Flanschdichtungsleck (POSTECH-Fall)

• Ausgabe: Helium-Leckrate bei 8 MPa stark angestiegen
• Grundlegende Ursache: Die Dichtung wurde nicht geglüht; die hohe Härte verhinderte eine ordnungsgemäße Verformung
• Lösung: Umstellung auf HV50 Weichkupfer; Leckage um das 100-fache reduziert

Fall 2: Rohrbruch (NIMS Japan Lab)

• Ausgabe: Längsrissbildung bei 12 MPa
• Grundlegende Ursache: Unterirdischer Fehler beim Laserschneiden blieb unentdeckt
• Verbesserung: Der Lieferant muss nun folgende Angaben machen Bericht über die Prüfung mit fluoreszierendem Eindringmittel

5. Technische Unterstützung

Quarzrohr-Lieferant | Anpassbare Rohre & Heizungen | GlobalQT
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Dieses Dokument sollte vom Experimentator auf der Grundlage spezifischer Versuchsparameter (z. B. CO₂-Phasenzustand, Heizrate usw.) überarbeitet werden.