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关于气相法石英管承压问题,咱们从实际工况出发分三块来说:
1. 石英管承压能力经验值
常规石英管(外径50-100mm)在常温下的爆破压力通常在0.3-0.5MPa(兆帕)范围。但注意三个关键影响因素:
- 温度每升高100℃,承压能力下降约30%(石英在800℃时强度只有常温的50%)
- 管壁厚度每增加1mm,耐压提升约0.1MPa(比如3mm壁厚管比2mm的耐压高0.1MPa)
- 表面缺陷(划痕、气泡)会使局部承压能力下降50%以上
2. 实际工况压力计算
推荐采用薄壁圆筒公式进行估算:
σ = (P×D)/(2t) ≤ [σ]
式中:
P:内压(MPa)
D:管子外径(mm)
t:壁厚(mm)
[σ]:石英许用应力(取3-5MPa,安全系数取3-5倍)
举例:外径80mm、壁厚3mm的石英管,在500℃工况下:
取[σ]=3MPa(考虑温度折减)
最大允许压力P=(2×3×3)/80=0.225MPa
3. 防爆管实战建议
(1)新管使用前做水压测试:1.5倍工作压力保压30分钟
(2)高温工况预留安全余量:工作压力不超过常温爆破压力的1/5
(3)安装时避免机械应力:管卡间距不超过管径的10倍(例如80mm管径间隔800mm)
(4)压力波动控制:升降压速率≤0.02MPa/min
(5)定期更换周期:连续使用超过2000小时或经历10次以上热循环建议更换
特别注意:实际应用中石英管爆破往往发生在温度变化阶段,建议在升温阶段保持系统微正压(0.01-0.03MPa),避免冷空气倒吸导致局部急冷。遇到压力异常时,应先以≤5℃/min速率降温后再处理。
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