不锈钢管道的比放气率研究

作     者：范永山 杜畅通 张化一 郑曙昕 邢庆子 王学武 闫逸花 王敏文 王忠明 FAN Yongshan;DU Changtong;ZHANG Huayi;ZHENG Shuxin;XING Qingzi;WANG Xuewu;YAN Yihua;WANG Minwen;WANG Zhongming

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北京100084 清华大学先进辐射源及应用实验室北京100084 清华大学工程物理系北京100084 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 

出 版 物：《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)

年 卷 期：2024年第44卷第9期

页      面：797-804页

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项目(SKLIPR2102) 

主　　题：比放气率 超高真空 不锈钢管道 烘烤温度 

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(10−10 Pa量级),要求不锈钢管道的比放气率不超过1.5×10^(−13)Pa·m^(3)/(s·cm^(2))。文章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^(−14)Pa·m^(3)/(s·cm^(2))以下,满足XiPAF重离子升级工程要求。