Шта чини цевоводе екстремног{0}}окружења другачијим
Цевоводи за вакуумске коморе, криогене системе и хардвер{0}}космичких летова се процењују према стандардима које индустријске цеви никада не испуњавају. У тврдом вакууму, свако цурење је квар система, а сваки материјал који излази из гаса контаминира околину. У криогеном раду, цев мора да преживи -196 Ц без кртости. У свемиру, хардвер се суочава са вакуумским заваривањем метала у контакту, оштећењем зрачења и термичким циклусом између екстрема. Ови захтеви утичу на избор материјала, процеса заваривања и програма тестирања, и објашњавају зашто ваздухопловство и криогене цеви коштају много више од земаљских индустријских цеви.
Избор материјала
Материјали за цевоводе за екстремно{0}}окружење су изабрани за ниско испуштање гасова, криогену жилавост и отпорност на корозију. Аустенитни нерђајући челици као што је 316Л су радни коњи за вакуумску и криогену употребу, са одличном жилавошћу до -196 Ц и малим испуштањем гасова након чишћења. Легуре титанијума као што је Ти-6Ал-4В комбинују малу тежину са високом чврстоћом и користе се тамо где је маса важна, док се легуре на бази никла као што је Аллои 718 користе за високотемпературне делове. Алуминијумске легуре служе умереном вакууму и криогеном раду по ниској цени. Сваки материјал мора бити верификован за отпуштање гаса, обично АСТМ Е595 тестом, који мери укупан губитак масе и сакупљени испарљиви кондензабилни материјал.
Заваривање и спајање
Завари у екстремном{0}}окружењу цевовода морају бити аутогени и потпуно-продужени, без порозности, јер је рупица цурење. Орбитално гасно електролучно заваривање (ГТАВ) је стандардни процес: горионик се аутоматски ротира око фиксног споја, дајући поновљив,-вар без загађивача. У вакуумској употреби, завар се изводи под контролисаним испуштањем инертног гаса са обе стране, а спој је дизајниран за пуну пенетрацију и глатко корење. За свемирске примене, роботско заваривање и ласерско заваривање се истражују за монтажу у-орбити, али сваки практични систем се и даље ослања на квалификоване ГТАВ спојеве направљене на земљи. Спојеви различитих{8}}метала, као што су нерђајући према титанијуму, захтевају посебне прелазне спојеве или механичке везе, јер директно заваривање фузијом производи ломљиве интерметале.
Испуштање гаса и чистоћа
Испуштање гаса је ослобађање испарљивих једињења из материјала у вакууму, а контролише се избором материјала и чишћењем. Цев се чисти од уља, отисака прстију и остатака, затим се рукује рукавицама и запечаћује до уградње. АСТМ Е595 тест мери ослобађање гасова од материјала кандидата, а склоп је дизајниран тако да ниједан органски материјал који не може да се оцени помоћу вакуума-не буде изложен вакуумској страни. За системе ултра{5}}високог{6}}вакума, цев се често пече у вакууму и спојеви се праве металним заптивкама, а не еластомерима.
Тестирање и осигурање квалитета
Цевоводи у{0}}екстремним условима су тестирани изван индустријских норми. Испитивање цурења помоћу масене спектрометрије хелијума потврђује да спојеви држе потребну брзину цурења, типично 1 к 10-9 мбар л/с или боље за вакуумске системе. Термално-вакумски циклус излаже склоп екстремним температурама у раду док се вакуум одржава, а испитивање притиска инертним гасом или криогеним флуидом потврђује механички интегритет. Сваки завар се прегледа, а комплетан материјал и следљивост завара се документује. За криогену употребу, материјал је верификован на ударну жилавост на радној температури, јер неки челици постају крти испод око -50 Ц.
Практичне границе
Инжењерске тврдње о егзотичним применама треба читати у односу на физичка ограничења материјала. Ниједна заварена челична цев није корисна на хиљадама степени, и ниједан материјал није отпоран на неограничено зрачење или бомбардовање микрометеороидима без заштите. Практичан пут за цевоводе у-екстремној околини је коришћење проверених материјала, квалификованог заваривања и темељног тестирања и пројектовања система у складу са реалним окружењем мисије или процеса. Спекулативни концепти као што је-вађење свемирских ресурса остају теме истраживања; Цевоводи који данас лете направљени су од 316Л, титанијума и дисциплинованих процеса описаних горе.
Често постављана питања
П: Који материјал се користи за вакуумске и криогене цеви?
Аустенитни нерђајући челик као што је 316Л је стандардни избор за вакуумске и криогене услуге до -196 Ц; легуре титанијума се користе тамо где је тежина битна, а легуре никла за високотемпературне делове.
П: Шта је испуштање гаса и како се мери?
Испуштање гаса је ослобађање испарљивих једињења у вакууму. Мери се АСТМ Е595 тестом, који извештава о укупном губитку масе и прикупљеном испарљивом кондензабилном материјалу.
П: Како се праве вакуумски завари?
Орбиталним гасним волфрам-лучним заваривањем са пуним пенетрацијом и инертним{0}}прочишћавањем гасом са обе стране, дајући поновљиве спојеве без загађивача-. Сваки завар је тестиран на цурење.
П: Која је стопа цурења потребна за вакуумске цеви?
Типично прихватање је 1 к 10-9 мбар л/с или боље, верификовано испитивањем цурења хелијум масеног спектрометра.
П: Може ли се нерђајући челик заварити за титанијум?
Не директним фузионим заваривањем, које ствара крхке интерметале. Прелазни спојеви или механичке везе се користе за различите-металне спојеве.
П: Зашто криогена цев није направљена од угљеничног челика?
Угљенични челик постаје крт испод око -50 Ц. Аустенитни нерђајући челик задржава жилавост до -196 Ц, због чега се користи за криогену употребу.
