Guide d'étanchéité des tubes en quartz à haute pression

Guide technique pour l'étanchéité des tubes en quartz dans des conditions de haute pression (≥10MPa)
Procédures de sélection, d'installation et de vérification des tubes en quartz, alumine et saphir

1. Tableau de comparaison des types de joints

Type de joint	Pression maximale	Plage de température	Réutilisable	Gamme de diamètres de tubes	Cas d'utilisation recommandé
Bride métallique + joint conique	≤30 MPa	-200 ~ 500 °C	✓	5-100 mm	Réacteurs à haute pression nécessitant un accès fréquent
Verre Fusion Seal	≤15 MPa	≤450 °C	✗	3-50 mm	Encapsulation permanente du capteur
Compression hydraulique à froid	≤100 MPa	-273 ~ 1000 °C	✗	3-20 mm (paroi épaisse)	Applications à pression extrême/cryogène
Brasage métallisé	≤50 MPa	≤1000 °C	✗	3-20 mm	Fiabilité de niveau aérospatial et défense

2. Bride métallique avec joint conique (méthode recommandée)

1. Composants requis

• Matériau de la bride: Inconel 718 (alliage de nickel résistant à la corrosion)
• Joint d'étanchéité: Cuivre recuit (1 mm d'épaisseur, dureté HV50)
• Angle conique20° ± 0,5° (doit correspondre à la conicité du tube, rectifiée avec précision)

2. Procédure d'installation

① Préparation

• Polissage à la flamme des extrémités des tubes en quartz pour éliminer les microfissures
• Surface conique de la bride polie miroir (Ra ≤ 0,8 μm).

② Assemblée

1. Placer le joint en cuivre sur le cône de la bride
2. Appliquer de la graisse à vide à haute température (par exemple, Apiezon N) sur le cône du tube.
3. Serrer les boulons progressivement à l'aide d'une clé dynamométrique hydraulique.

Tableau des couples de serrage des boulons (pour les boulons M6) :

Stade	Couple (N-m)	Temps d'attente
Précharge	10	5 min
Moyen	20	10 min
Finale	30	30 minutes

3. Critères d'essai d'étanchéité

• Taux de fuite d'hélium: ≤ 1×10-⁸ mbar-L/s
• Essai de maintien de la pression: 15 MPa pendant 1 heure, perte de charge <1%

3. Précautions de sécurité

1. Protection contre l'explosion

• Bouclier anti-explosion en polycarbonate de 6 mm autour du tube (avec fenêtre pour caméra IR en option)
• Installer une soupape de décharge mécanique (point de consigne = 12 MPa)

2. Lignes directrices opérationnelles

Ne pas faire :

• ✗ Pressurisation rapide (utiliser une rampe de pression ≤ 1 MPa/min)
• ✗ Surpression à température ambiante (préchauffer à ≥ 100 °C avant la mise sous pression)

4. Études de cas d'échec

Cas 1 : Fuite d'un joint de bride (cas POSTECH)

• Enjeu: Le taux de fuite de l'hélium augmente à 8 MPa
• Cause première: Le joint n'a pas été recuit ; la dureté élevée a empêché une déformation correcte.
• Solution: Passage au cuivre doux HV50 ; fuite réduite de 100×

Cas 2 : Rupture de tube (NIMS Japan Lab)

• Enjeu: Fissuration longitudinale à 12 MPa
• Cause première: Un défaut de subsurface dû à la découpe au laser n'a pas été détecté
• Amélioration: Le fournisseur doit désormais fournir rapport d'inspection par ressuage

5. Assistance technique

Fournisseur de tubes en quartz | Tubes et réchauffeurs personnalisables | GlobalQT
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Ce document doit être révisé par l'expérimentateur en fonction de paramètres expérimentaux spécifiques (par exemple, état de phase du CO₂, vitesse de chauffage, etc.)