คู่มือทางเทคนิคสำหรับการปิดผนึกท่อควอตซ์ในสภาวะความดันสูง (≥10MPa)
ขั้นตอนการคัดเลือก ติดตั้ง และตรวจสอบหลอดควอตซ์ อะลูมินา และแซฟไฟร์
1. ตารางเปรียบเทียบประเภทของซีล
| ประเภทของซีล | ความดันสูงสุด | ช่วงอุณหภูมิ | ใช้ซ้ำได้ | ช่วงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ | กรณีการใช้งานที่แนะนำ |
|---|---|---|---|---|---|
| หน้าแปลนโลหะ + ซีลทรงกรวย | ≤30 เมกะปาสคาล | -200 ~ 500 °C | ✓ | 5–100 มม. | เครื่องปฏิกรณ์ความดันสูงที่ต้องการการเข้าถึงบ่อยครั้ง |
| การผนึกแก้วหลอม | ≤15 เมกะปาสคาล | ≤450 °C | ✗ | 3–50 มม. | การห่อหุ้มเซ็นเซอร์แบบถาวร |
| การอัดเย็นด้วยระบบไฮดรอลิก | ≤100 เมกะปาสคาล | -273 ~ 1000 °C | ✗ | 3–20 มม. (ผนังหนา) | การใช้งานภายใต้แรงดันสูง/อุณหภูมิเยือกแข็ง |
| การบัดกรีด้วยโลหะผสมโลหะ | ≤50 เมกะปาสคาล | ≤1000 °C | ✗ | 3–20 มม. | ความน่าเชื่อถือระดับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ |
2. หน้าแปลนโลหะพร้อมซีลทรงกรวย (วิธีแนะนำ)
1. องค์ประกอบที่จำเป็น
- วัสดุหน้าแปลน: อินโคเนล 718 (โลหะผสมนิกเกิลทนการกัดกร่อน)
- ซีลปะเก็น: ทองแดงอบอ่อน (หนา 1 มม., ความแข็ง HV50)
- มุมกรวย: 20° ± 0.5° (ต้องตรงกับความแม่นยำของปลายท่อที่เจียรแบบเทเปอร์)
2. ขั้นตอนการติดตั้ง
① การเตรียมตัว
- เผาปลายท่อควอตซ์ด้วยเปลวไฟเพื่อกำจัดรอยแตกขนาดเล็ก
- ผิวหน้าเทเปอร์ของหน้าแปลนขัดเงาเป็นกระจก (Ra ≤ 0.8 μm)
② การประกอบ
- วางปะเก็นทองแดงบนกรวยหน้าแปลน
- ทาจารบีสุญญากาศทนความร้อนสูง (เช่น Apiezon N) ลงบนปลายท่อที่เรียว
- ขันน็อตให้แน่นขึ้นทีละน้อยโดยใช้ประแจวัดแรงบิดไฮดรอลิก
ตารางแรงบิดของน็อต (สำหรับน็อต M6):
| เวที | แรงบิด (นิวตันเมตร) | ระยะเวลาที่อยู่อาศัย |
|---|---|---|
| การโหลดล่วงหน้า | 10 | 5 นาที |
| กลาง | 20 | 10 นาที |
| สุดท้าย | 30 | 30 นาที |
3. เกณฑ์การทดสอบการรั่วไหล
- อัตราการรั่วของฮีเลียม: ≤ 1×10⁻⁸ มบาร์·ลิตร/วินาที
- การทดสอบการคงความดัน: 15 MPa เป็นเวลา 1 ชั่วโมง, ความดันตก <1%
3. ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย
1. การป้องกันการระเบิด
- แผ่นป้องกันระเบิดโพลีคาร์บอเนตขนาด 6 มม. รอบท่อ (พร้อมช่องสำหรับกล้องอินฟราเรดเป็นตัวเลือก)
- ติดตั้งวาล์วระบายแรงดันกลไก (ตั้งค่าจุดตัด = 12 MPa)
2. แนวทางการปฏิบัติงาน
ห้าม:
- ✗ การเพิ่มแรงดันอย่างรวดเร็ว (ใช้การเพิ่มแรงดัน ≤ 1 MPa/นาที)
- ✗ แรงดันเกินที่อุณหภูมิห้อง (อุ่นให้ถึง ≥ 100 °C ก่อนอัดแรงดัน)
4. กรณีศึกษาความล้มเหลว
กรณี 1: การรั่วของซีลหน้าแปลน (กรณี POSTECH)
- ปัญหา: อัตราการรั่วของฮีเลียมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่ 8 MPa
- สาเหตุที่แท้จริง: ปะเก็นไม่ได้ผ่านการอบอ่อน; ความแข็งสูงทำให้ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างเหมาะสม
- โซลูชัน: เปลี่ยนมาใช้ทองแดงอ่อน HV50; ลดการรั่วไหลลง 100 เท่า
กรณี 2: กระดูกหักแบบท่อน (ห้องปฏิบัติการ NIMS ประเทศญี่ปุ่น)
- ปัญหา: รอยแตกร้าวตามยาวที่ 12 MPa
- สาเหตุที่แท้จริง: รอยตำหนิใต้ผิวจากการตัดด้วยเลเซอร์ไม่ได้รับการตรวจพบ
- การปรับปรุง: ผู้จัดหาต้องจัดหา รายงานการตรวจสอบด้วยสารแทรกซึมเรืองแสง
5. การสนับสนุนทางเทคนิค
ผู้จัดจำหน่ายหลอดควอตซ์ | หลอดและเครื่องทำความร้อนที่ปรับแต่งได้ | GlobalQT
สำหรับการปรึกษาเพิ่มเติมตามพารามิเตอร์การทดสอบเฉพาะ (เช่น เฟส CO₂ อัตราการเพิ่มขึ้น ฯลฯ) กรุณา ติดต่อเรา.
เอกสารฉบับนี้ควรได้รับการแก้ไขโดยผู้ทำการทดลองตามพารามิเตอร์การทดลองที่เฉพาะเจาะจง (เช่น ภาวะของ CO₂, อัตราการให้ความร้อน, เป็นต้น).