Кварцевые инженерные решения

Руководство по герметизации кварцевых трубок высокого давления

Техническое руководство по герметизации кварцевых трубок в условиях высокого давления (≥10 МПа)
Процедуры выбора, установки и проверки кварцевых, алюмооксидных и сапфировых трубок

1. Сравнительная таблица типов уплотнений

Тип уплотнения	Максимальное давление	Диапазон температур	Многоразовые	Диапазон диаметров трубок	Рекомендуемый вариант использования
Металлический фланец + коническое уплотнение	≤30 МПа	-200 ~ 500 °C	✓	5-100 мм	Реакторы высокого давления, требующие частого доступа
Уплотнение из стекла	≤15 МПа	≤450 °C	✗	3-50 мм	Постоянная инкапсуляция датчиков
Гидравлическое холодное сжатие	≤100 МПа	-273 ~ 1000 °C	✗	3-20 мм (толстая стенка)	Применение при экстремальных давлениях/криогенных условиях
Металлизированная пайка	≤50 МПа	≤1000 °C	✗	3-20 мм	Надежность аэрокосмического и оборонного класса

2. Металлический фланец с коническим уплотнением (рекомендуемый метод)

1. Необходимые компоненты

Материал фланца: Inconel 718 (коррозионно-стойкий никелевый сплав)
Уплотнительная прокладка: Отожженная медь (толщина 1 мм, твердость HV50)
Конический угол: 20° ± 0,5° (должно соответствовать точному шлифованному конусу трубки)

2. Процедура установки

① Подготовка

Пламенная полировка концов кварцевых трубок для устранения микротрещин
Зеркальная полировка конической поверхности фланца (Ra ≤ 0,8 мкм)

② Сборка

Установите медную прокладку на конус фланца.
Нанесите высокотемпературную вакуумную смазку (например, Apiezon N) на конус трубки
Постепенно затягивайте болты с помощью гидравлического динамометрического ключа.

Таблица моментов затяжки болтов (для болтов M6):

Сцена	Крутящий момент (Н-м)	Время пребывания
Предварительная нагрузка	10	5 мин
Середина	20	10 мин
Финал	30	30 мин

3. Критерии проверки на герметичность

Скорость утечки гелия: ≤ 1×10-⁸ мбар-л/с
Испытание на удержание давления: 15 МПа в течение 1 часа, перепад давления <1%

3. Меры предосторожности

1. Взрывозащита

6-миллиметровый поликарбонатный экран вокруг трубы (с окном для ИК-камеры, опция)
Установите механический предохранительный клапан (уставка = 12 МПа)

2. Оперативное руководство

Не делайте этого:

✗ Быстрое нагнетание давления (скорость нарастания давления ≤ 1 МПа/мин)
✗ Избыточное давление при температуре окружающей среды (перед опрессовкой подогрейте до ≥ 100 °C)

4. Примеры неудач

Случай 1: Протечка фланцевого уплотнения (случай POSTECH)

Выпуск: Скорость утечки гелия резко возросла при давлении 8 МПа
Коренная причина: Прокладка не была отожжена; высокая твердость препятствовала надлежащей деформации
Решение: Переход на мягкую медь HV50; утечка уменьшилась на 100×

Случай 2: Перелом трубы (лаборатория NIMS в Японии)

Выпуск: Продольное растрескивание при 12 МПа
Коренная причина: Подповерхностный дефект от лазерной резки остался незамеченным
Улучшение: Поставщик теперь должен предоставить отчет о проверке флуоресцентным пенетрантом

5. Техническая поддержка

Поставщик кварцевых трубок | Настраиваемые трубки и нагреватели | GlobalQT
Для получения дополнительной консультации по конкретным параметрам испытания (например, фаза CO₂, скорость темпа и т.д.), пожалуйста связаться с нами.

Этот документ должен быть пересмотрен экспериментатором с учетом конкретных экспериментальных параметров (например, фазового состояния CO₂, скорости нагрева и т.д.).