不锈钢管道的比放气率研究
作者机构:清华大学粒子技术与辐射成像教育部重点实验室 清华大学先进辐射源及应用实验室 清华大学工程物理系 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室
出 版 物:《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)
年 卷 期:2024年
学科分类:08[工学]
基 金:强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室专项经费资助项目(SKLIPR2102)
摘 要:不锈钢管道的比放气率是超高真空系统设计的关键参数,降低比放气率是提高真空度的有效方法之一。在西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)的重离子升级工程中,重离子同步环真空管道内要求达到超高真空度(10-10Pa量级),要求不锈钢管道的比放气率不超过1.5×10-13Pa·m3/(s·cm2)。本文通过研究降低不锈钢管道比放气率的方法,得到一套不锈钢管道处理方案,使得不锈钢管道的比放气率不大于此数值。降低比放气率的方案包括三个关键问题,即不锈钢材料的选取、真空炉高温烘烤方案选择和加热带烘烤方案选择。论文设计了实验方案,定制加工了四根相同尺寸的不锈钢实验管道,304和316L两种材料各两根,四根管道分为两组分别进行真空炉500 ℃和950 ℃烘烤,每根管道做四次加热带烘烤实验,烘烤温度依次设定为150 ℃、200 ℃、250 ℃和300 ℃,并测量每根管道最终的比放气率。为测量不锈钢实验管道的比放气率,搭建了一套比放气率测试平台。测量结果表明,加工厂家提供的304和316L两种不锈钢材料的初始管道比放气率的大小与材料种类无特定规律;实验中真空炉或者加热带的烘烤均能使比放气率降低1~2个数量级;管道依次进行真空炉950 ℃烘烤和加热带300 ℃烘烤之后,比放气率可以达到5×10-14Pa·m3/(s·cm2)以下,满足XiPAF重离子升级工程要求。