Внимание при установке вакуумных трубопроводов 

Установка вакуумных трубопроводов - это профессиональная технология, охватывающая различные области, такие как материаловедение, технология уплотнения и физика вакуума, основная цель которой - обеспечить герметичность и стабильную работу трубопроводной системы в вакуумной среде.Ниже приводится подробное описание ключевых аспектов:

Выбор материалов: ядро, подходящее для вакуумной среды

Материалы вакуумных трубопроводов должны соответствовать трем основным требованиям: низкая скорость выпуска (меньше газа, выделяемого в вакууме), хорошая герметичность, высокая химическая стабильность (коррозионная стойкость, высокотемпературная стойкость), общие материалы и применимые сценарии заключаются в следующем:

Нержавеющая сталь (304, 316): наиболее часто используемый материал, 304 подходит для общего вакуума (низкого / среднего / высокого вакуума), 316 из - за молибденового содержания, более коррозионной стойкости (например, хлорсодержащих, серных сред), может использоваться для высоковакуумных и коррозионных сценариев;

Медь / анаэробная медь: хорошая растяжимость, легкая обработка, подходит для герметичных поверхностей или малокалиберных трубопроводов, скорость выпуска воздуха ниже, чем из нержавеющей стали, но более высокая стоимость;

Алюминий и алюминиевые сплавы: легкий, с низкой скоростью выпуска воздуха, но с большой сложностью сварки, подходит для сценариев с низким вакуумом или легким спросом;

Специальные пластмассы (PTFE, PVDF): применяются только в условиях низкого вакуума (10⁵ ~ 10⁻1Pa) и в условиях, не связанных с высокой температурой и коррозией, с более высокой скоростью выпуска воздуха, не подходят для высокого вакуума.

Подключение: ключ к уменьшению точки утечки

Вакуумные трубопроводы должны избегать обычных трубопроводов с  резьбовыми + сырыми лентами соединений (легко протекающих), обычно используемые способы соединения сортируются по степени вакуумной совместимости:

Сварное соединение (предпочтительно высоковакуумное)

Сценарий применения: Высокий вакуум (<10⁻⁵па), сверхвысокая вакуумная система, требующая полного устранения точки утечки;

Процесс: в основном аргоно - дуговая сварка на вольфрамовом полюсе (TIG), требующая, чтобы сварное отверстие было без пористости, шлака, а внутренняя стенка была гладкой (чтобы избежать турбулентности и удержания газа);

Примечание: после сварки требуется дефектоскопия (например, обнаружение проникновения) для обеспечения герметичности шва.

Фланцевые соединения (обычно используются в вакууме средней и высокой высоты)

Принцип уплотнения: уплотнение осуществляется с помощью фланцевого экструзионного уплотнения (кольцо типа О, металлическое кольцо типа С );

Выбор уплотнителя:

Кольца типа O (каучуковый класс): бутадиен - нитрильный каучук (маслостойкий, - 20 ~ 100°C), фтористый каучук (термостойкий - 20 ~ 200°C, стойкий к химической коррозии), подходит для вакуума среднего и низкого уровня;

Металлические уплотнения (медь, алюминий): высокотемпературные (> 300°C), низковыпускные, для высоковакуумных и высокотемпературных сценариев;

Элементы установки: фланец должен быть отполирован (шероховатость Ra ≤1,6 мкм), чтобы избежать царапин;Болты равномерно затягиваются (диагональный порядок), чтобы предотвратить смещение нагрузки, приводящее к отказу уплотнения.

Подключение втулки (быстрая сборка в вакууме среднего и низкого уровня)

Сценарий применения: временная система или низкий вакуум (10⁻1 ~ 10⁵Па), например, лабораторные краткосрочные эксперименты;

Принцип: наружная стенка экструзионного трубопровода с нажимной втулкой образует герметичность, удобная установка, но с плохой долгосрочной герметичностью, не подходит для высокого вакуума.

Конструкция компоновки: уменьшение сопротивления и удержания газов

Компоновка трубопровода напрямую влияет на скорость накачки и стабильность вакуумной системы и должна следовать принципу  короткий, прямой, грубый:

Выбор диаметра трубы: расчет "критического диаметра трубы" (во избежание турбулентности газа) на основе скорости накачки, как правило, диаметр трубы высоковакуумной системы ≥ 25 мм;

Оптимизация пути: уменьшение изгибов (приоритет с большим радиусом изгиба), клапанов, трехходовых и других элементов сопротивления (каждый дополнительный изгиб 90° уменьшается примерно на 30%);

Конструкция уклона: трубопровод должен быть наклонен к насосу или выпускному отверстию (наклон 1° ~ 3°), чтобы облегчить выход конденсата и примесей;

Компенсация расширения: в высокотемпературной среде (например, в системе выпечки) необходимо установить сильфонный компенсатор расширения, который компенсирует тепловое расширение и сжатие трубопровода (чтобы избежать напряжения, приводящего к растрескиванию сварного отверстия).

Обнаружение утечки: проверка герметичности системы

После установки необходимо 100% - ное обнаружение утечки, часто используемые методы:

Масс - спектрометрическое обнаружение утечки гелия (высокая чувствительность): впрыск гелия за пределы трубопровода, если гелий обнаружен масс - спектрометром гелия на стороне вакуумного насоса, что указывает на утечку (минимальная обнаруживаемая скорость утечки 10 ⁻² Па м³ / с);

Метод мыльных пузырьков (грубый осмотр): наполнение трубопровода азотом низкого давления (0,1 ~ 0,2 мпа), нанесение мыльной воды на внешние стенки, место пузырьков является точкой утечки (подходит для низковакуумной системы);

Статический метод повышения давления: выключите вакуумный насос и регистрируйте скорость увеличения вакуума со временем (нормальная высоковакуумная система 0,1 па / ч).

Меры предосторожности

Вакуумный трубопровод имеет отрицательное давление, избегает внешнего удара (предотвращает деформацию);

Для высокотемпературных систем требуется изоляция, а для низкотемпературных систем (например, трубопроводов с жидким азотом) требуется защита от росы и обморожения;

Коррозионные газовые системы должны периодически проверять толщину стенок трубопровода (чтобы избежать коррозионной перфорации);

При разборке и сборке сначала проходит атмосферное равновесное давление, а затем работает (чтобы предотвратить внезапный впуск, приводящий к повреждению деталей).