Guida alla sigillatura dei tubi di quarzo ad alta pressione

Guida tecnica per la sigillatura di tubi di quarzo in condizioni di alta pressione (≥10MPa)
Procedure di selezione, installazione e verifica per tubi di quarzo, allumina e zaffiro

1. Tabella comparativa dei tipi di guarnizione

Tipo di guarnizione	Pressione massima	Intervallo di temperatura	Riutilizzabile	Gamma del diametro del tubo	Caso d'uso consigliato
Flangia metallica + guarnizione conica	≤30 MPa	-200 ~ 500 °C	✓	5-100 mm	Reattori ad alta pressione che richiedono un accesso frequente
Guarnizione di fusione di vetro	≤15 MPa	≤450 °C	✗	3-50 mm	Incapsulamento permanente del sensore
Compressione idraulica a freddo	≤100 MPa	-273 ~ 1000 °C	✗	3-20 mm (parete spessa)	Applicazioni a pressione estrema/criogeniche
Brasatura metallizzata	≤50 MPa	≤1000 °C	✗	3-20 mm	Affidabilità di livello aerospaziale e della difesa

2. Flangia metallica con guarnizione conica (metodo consigliato)

1. Componenti necessari

• Materiale della flangia: Inconel 718 (lega di nichel resistente alla corrosione)
• Guarnizione di tenuta: Rame ricotto (spessore 1 mm, durezza HV50)
• Angolo conico: 20° ± 0,5° (deve corrispondere alla conicità del tubo rettificato con precisione)

2. Procedura di installazione

① Preparazione

• Lucidatura a fiamma delle estremità del tubo di quarzo per eliminare le microfratture
• Superficie conica della flangia lucidata a specchio (Ra ≤ 0,8 μm)

② Montaggio

1. Posizionare la guarnizione in rame sul cono della flangia
2. Applicare grasso per vuoto ad alta temperatura (ad es. Apiezon N) sulla conicità del tubo.
3. Serrare progressivamente i bulloni con una chiave dinamometrica idraulica.

Tabella delle coppie di serraggio dei bulloni (per bulloni M6):

Palcoscenico	Coppia (N-m)	Tempo di permanenza
Precarico	10	5 min
Medio	20	10 min
Finale	30	30 min

3. Criteri per i test di tenuta

• Tasso di perdita di elio: ≤ 1×10-⁸ mbar-L/s
• Test di mantenimento della pressione: 15 MPa per 1 ora, caduta di pressione <1%

3. Precauzioni di sicurezza

1. Protezione contro le esplosioni

• Schermo antideflagrante in policarbonato da 6 mm intorno al tubo (con finestra per telecamera IR opzionale)
• Installare una valvola di sovrapressione meccanica (setpoint = 12 MPa)

2. Linee guida operative

Non farlo:

• ✗ Pressurizzazione rapida (utilizzare una rampa di pressione ≤ 1 MPa/min)
• ✗ Sovrapressione a temperatura ambiente (preriscaldare a ≥ 100 °C prima di pressurizzare)

4. Casi di fallimento

Caso 1: Perdita della guarnizione della flangia (caso POSTECH)

• Problema: Il tasso di perdita di elio è aumentato a 8 MPa
• Causa principale: La guarnizione non è stata ricotta; l'elevata durezza ha impedito una corretta deformazione.
• Soluzione: Passaggio al rame morbido HV50; perdite ridotte del 100×.

Caso 2: Frattura del tubo (Laboratorio NIMS Giappone)

• Problema: Fessurazione longitudinale a 12 MPa
• Causa principale: Il difetto sottosuperficiale del taglio laser è rimasto inosservato
• Miglioramento: Il fornitore deve ora fornire Rapporto di ispezione con liquidi penetranti fluorescenti

5. Assistenza tecnica

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