Kiểm soát áp suất trong UHV và Cryogenics

Kiểm soát áp suất trong UHV và Cryogenics

Bởi Ronit Patil, Kỹ sư bán hàng của Penflex

Độ tin cậy thúc đẩy đổi mới

Các công nghệ chân không đã phát triển lĩnh vực đông lạnh, cho phép các nhà nghiên cứu vượt qua ranh giới của những gì chúng ta biết và các doanh nghiệp để áp dụng kiến thức đó và thúc đẩy sự đổi mới trong nhiều ngành công nghiệp. Sự giao thoa giữa chân không và khoa học đông lạnh là một yêu cầu khắt khe.

Các yêu cầu về áp suất và nhiệt độ tạo ra một sân chơi nơi chỉ một số vật liệu xây dựng và các kỹ thuật và quy trình chính xác mới có thể tham gia. Dù là một thành phần trong hệ thống đông lạnh khép kín hay liên kết truyền tải được tái sử dụng và tái sử dụng, ống kim loại đều rất phù hợp với những môi trường đòi hỏi khắt khe này.

Cân nhắc thiết kế để kéo chân không

Yêu cầu về áp suất là một trong những lý do chính khiến người dùng lựa chọn ống kim loại, cho dù để đáp ứng áp suất cao hay thiếu áp suất. Và trong khi nhiều vật liệu sẽ bị vênh khi kéo chân không, kim loại thì không.

Độ bền kéo của thép không gỉ austenit sê-ri 300 thường được sử dụng cùng với hình dạng ống, đảm bảo các thành phần này duy trì hình dạng của chúng dưới áp lực vòng đai lớn. Điều quan trọng cần nhớ là cả hai đầu của ống mềm cần được neo đúng cách. Nếu không, nó sẽ co lại khi hoạt động.

Có những cân nhắc bổ sung khi làm việc với các ống có áo khoác chân không trong đó chênh lệch áp suất có thể lớn hơn những gì chúng ta đã quen. Áp suất của ống bên trong phải luôn lớn hơn áp suất của ống bên ngoài, vì áp suất âm lên ống bên trong có thể gây ra hiện tượng vênh. Chúng tôi cũng cần đảm bảo rằng, dưới áp suất, các ống bên trong và bên ngoài sẽ dài ra để kéo căng cả hai dây bện, do đó cho phép ống đạt đến khả năng chịu áp suất tối đa. Điều này sẽ không xảy ra nếu có áp lực thực từ bên ngoài lên ống mềm bên trong.

Đặc tính nhiệt độ thấp

Nhiều kim loại có các đặc tính tốt ở “nhiệt độ phòng”, nhưng chúng không nhất thiết phải duy trì các đặc tính đó khi nhiệt độ giảm. Chứng kiến cách vật liệu trở nên giòn và vỡ ở nhiệt độ thấp.

Thép không gỉ sê-ri 300 phù hợp với dịch vụ ở nhiệt độ thấp và do đó được phân loại là 'thép đông lạnh'. Năng suất và độ bền kéo thực sự cải thiện đối với các vật liệu này khi nhiệt độ giảm xuống. Trong khi 304 và 316 có nhiệt độ thiết kế tối thiểu là -452 °F, thì 321 có nhiệt độ thiết kế tối thiểu là -325 °F và được giới hạn trong các ứng dụng nitơ lỏng.

Penflex flex hoses control pressure at the intersection of UHV and cryogenics where a vacuum environment and low temperatures dominate.

Độ tin cậy cho UHV và cryogenics

Với một loạt các công trình như vậy, ống mềm vẫn là phương tiện vận chuyển chất lỏng và khí đáng tin cậy, cho phép các nhà sản xuất thiết bị gốc sáng tạo và khéo léo hơn nữa trong không gian thú vị này. Penflex đã liên tục tinh chỉnh các quy trình thiết kế, sản xuất và kiểm tra rò rỉ của mình để phục vụ tốt nhất cho thị trường UHV và chất làm lạnh.

Ống đông lạnh hình khuyên, thành mỏng, cao độ nén của chúng tôi ưu tiên sự linh hoạt và chuyển động. Các ống hình khuyên, trong đó các nếp gấp riêng lẻ được "xếp chồng" song song với nhau, luôn đạt được chu kỳ động dài hơn so với các ống xoắn ốc, trong đó các nếp gấp là một vòng xoắn liên tục, với điều kiện là sự uốn cong xảy ra giữa các nếp gấp chứ không phải xuyên qua chúng.

Được làm từ vật liệu dải mỏng hơn, ống thành mỏng cần ít lực hơn để uốn cong. Đây là một chỉ số quan trọng về tính linh hoạt và là mục tiêu đạt được hơn nữa thông qua việc đặt các nếp gấp lại gần nhau hơn và nâng cao chiều cao của chúng. Một ống mềm phải được thiết kế phù hợp với không gian mà nó hoạt động, nhưng ít có nguy cơ bị uốn cong quá mức và hư hỏng do ma sát do các khúc cua gấp; một ống linh hoạt hơn thường sẽ dễ lắp đặt hơn.

Chúng tôi hết sức cẩn trọng để ngăn ngừa vật chất lắng đọng trong các ống mềm trong quá trình sản xuất và để sản xuất các ống mềm ở mức độ sạch cao nhất. Thợ hàn của chúng tôi được chứng nhận theo Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ Phần IX, tiêu chuẩn cao nhất của ngành. Các mối hàn được làm sạch bằng cách sử dụng khí argon, một quy trình đã được chứng minh giúp nâng cao chất lượng mối hàn bằng cách giảm—hoặc thậm chí ngăn chặn—quá trình oxy hóa. Đổi lại, điều này duy trì khả năng chống ăn mòn của vật liệu gốc và mang lại các mối hàn không có chất gây ô nhiễm.

Sau khi ống mềm vượt qua kiểm tra trực quan, máy soi lỗ được sử dụng để xác định và loại bỏ bất kỳ chất gây ô nhiễm nào có thể xâm nhập vào ống mềm như là bước cuối cùng trước khi kiểm tra rò rỉ. Sau đó, một khối phổ kế với khí đánh dấu helium, một trong những phương pháp phát hiện rò rỉ chính xác nhất, sau đó được sử dụng để kiểm tra các ống mềm. Với khả năng phát hiện rò rỉ nhỏ tới 10-12 cm khối mỗi giây, kiểm tra khối phổ kế giúp giảm nguy cơ thất thoát chất làm lạnh. Môi trường sạch sẽ, được kiểm soát mà chân không tạo ra để kích hoạt các quy trình đông lạnh phụ thuộc vào các thành phần đáng tin cậy như những thành phần này, tương tự sạch và kín.

Bài viết này về các thành phần cho UHV và cryogenics ban đầu được đăng trên Sự thật lạnh lùng, Tạp chí của Hiệp hội Cryogenic Hoa Kỳ, Inc. Tập 38, Số 3, 2022.