คำถามที่ 1: อะไรเป็นตัวกำหนดหลอดเส้นเลือดฝอย Hastelloy B-3 และผลิตได้อย่างไร
A: A หลอดเส้นเลือดฝอยถูกกำหนดให้เป็นท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก{0}}แม่นยำ โดยโดยทั่วไปแล้วจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกตั้งแต่0.5 มม. ถึง 6.0 มม. (0.020–0.236 นิ้ว)และมีความหนาของผนังตั้งแต่0.05 มม. ถึง 1.0 มม. (0.002–0.039 นิ้ว). คำว่า "คาปิลลารี" มีต้นกำเนิดมาจากความสามารถของท่อในการดึงของเหลวโดยการกระทำของคาปิลลารี แม้ว่าในการใช้งานทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปแล้วจะหมายถึงขนาดที่เล็กและแม่นยำ ท่อคาปิลลารี Hastelloy B-3 ผลิตขึ้นโดยมีพิกัดความเผื่อต่ำมาก โดยมักจะมีพิกัดความเผื่อ OD อยู่ที่ ±0.02 มม. (±0.0008 นิ้ว) และความหนาของผนังอยู่ที่ ±10%
การผลิตท่อ Hastelloy B-3 capillary เป็นกระบวนการเฉพาะทางหลาย- เนื่องจากโลหะผสมมีอัตราการชุบแข็งสูงและมีกรอบเวลาการประมวลผลที่แคบ:
การผลิตเหล็กแท่งกลวงเบื้องต้น– กระบวนการเริ่มต้นด้วยท่อ B-3 ไร้รอยต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น (โดยทั่วไปคือ 20–50 มม. OD) ที่ผลิตโดยการอัดขึ้นรูปหรือการเจาะแบบหมุนของแท่งเหล็กหลอม-ที่หลอมด้วยการเหนี่ยวนำ (VIM) ท่อนี้ผ่านการอบอ่อนและดองแล้ว
การวาดภาพเย็น– ท่อถูกดึงเย็นหลายครั้งผ่านชุดทังสเตนคาร์ไบด์หรือแม่พิมพ์เพชร โดยมีแมนเดรลอยู่ข้างในเพื่อควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน การผ่านแต่ละครั้งจะช่วยลด OD และความหนาของผนังลง 15–30% เนื่องจาก B-3 ทำงาน-แข็งตัวอย่างรวดเร็ว การหลอมสารละลายขั้นกลาง (1,060–1100 องศา / 1940–2010 องศา F ในบรรยากาศไฮโดรเจนหรืออาร์กอน) จึงจำเป็นหลังจากการลดพื้นที่หน้าตัดทุกๆ 30–40%
Pilgering (สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า)– สำหรับท่อคาปิลลารีที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 2 มม. OD มักใช้โรงบดแบบเย็น (การตีแบบหมุน) กระบวนการนี้ใช้แม่พิมพ์ที่มีร่องสองอันที่ตอกท่อไว้เหนือแมนเดรลแบบเรียว ทำให้สามารถลดขนาดลงได้มาก (70–90%) ในการผ่านครั้งเดียว Pilgering จะทำให้พื้นผิวเรียบเนียนขึ้นและมีความหนาของผนังสม่ำเสมอมากกว่าการวาดเพียงอย่างเดียว
การหลอมและการยืดผมขั้นสุดท้าย– หลังจากถึงขนาดสุดท้าย ท่อคาปิลลารีจะถูกอบอ่อนเพื่อคืนความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวได้เต็มที่ จากนั้นจึงยืดให้ตรง (โดยใช้เครื่องยืดผมแบบหมุนหรือแบบลูกกลิ้ง) และตัดให้ได้ความยาวที่แม่นยำ (โดยทั่วไปคือ 1-6 เมตร แม้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมากสามารถขดได้ยาวถึง 100 เมตรก็ตาม)
การตกแต่งพื้นผิว– สำหรับการใช้งานที่สำคัญ (เช่น เครื่องมือวิเคราะห์) ท่ออาจถูกขัดเงาด้วยไฟฟ้าหรือขัดด้วยกลไกเพื่อให้ได้ความหยาบผิวภายใน (Ra) ที่ 0.2–0.4 μm (8–16 μin) ซึ่งช่วยลดการกักเก็บของเหลว-และป้องกันการสะสมของอนุภาค
การสร้างท่อคาปิลลารีที่ไร้รอยต่อถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากรอยเชื่อมตามยาวใดๆ จะมีขนาดใหญ่ตามสัดส่วนเมื่อเทียบกับความหนาของผนัง ทำให้เกิดจุดอ่อนและมีโอกาสเกิดการกัดกร่อนเป็นพิเศษ นอกจากนี้ -บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อมในท่อขนาดเล็กดังกล่าวจะใช้พื้นที่ส่วนสำคัญของเส้นรอบวง ซึ่งจะทำให้ทั้งความสมบูรณ์ทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนลดลง
คำถามที่ 2: การใช้งานทางอุตสาหกรรมเบื้องต้นของหลอดคาปิลลารี Hastelloy B-3 คืออะไร
A:หลอด Hastelloy B-3 ถูกนำมาใช้ในงานที่ต้องการการขนส่งที่แม่นยำและเชื่อถือได้ หรือการกักเก็บกรดรีดิวซ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง-โดยเฉพาะกรดไฮโดรคลอริกในเกล็ดเล็ก รูปทรงของเส้นเลือดฝอยช่วยให้มีปริมาตรของเหลวน้อยที่สุด มีพิกัดแรงดันสูง (เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก) และควบคุมการไหลได้อย่างแม่นยำ การใช้งานที่สำคัญ ได้แก่ :
เครื่องมือวิเคราะห์สำหรับการตรวจติดตามกรด– ในโรงงานเคมี เครื่องวิเคราะห์แบบออนไลน์จะตรวจวัดความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก เฟอร์ริกคลอไรด์ หรือสารรีดิวซ์อื่นๆ ในลำธารกระบวนการอย่างต่อเนื่อง B-หลอดคาปิลลารี 3 หลอดถูกใช้เป็นสายตัวอย่าง เพื่อเชื่อมต่อท่อกระบวนการเข้ากับเครื่องวิเคราะห์ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในขนาดเล็ก (0.5–2.0 มม.) ช่วยให้มั่นใจในการเคลื่อนย้ายตัวอย่างอย่างรวดเร็ว (ปริมาณการกักเก็บต่ำ) และลดปริมาตรที่ตายแล้วให้เหลือน้อยที่สุด ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมช่วยให้แน่ใจว่าองค์ประกอบของตัวอย่างจะไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อน
ระบบโครมาโทกราฟีของเหลวแรงดันสูง (HPLC) -สำหรับการวิเคราะห์กรด– ระบบ HPLC ที่วิเคราะห์ตัวอย่างที่เป็นกรด (เช่น ตัวกลางทางเภสัชกรรมที่ละลายใน HCl เจือจาง) ใช้ท่อคาปิลลารีสำหรับการฉีดตัวอย่างและการเชื่อมต่อคอลัมน์ หลอดคาปิลลารี B-3 ต้านทานเฟสเคลื่อนที่ (ซึ่งอาจประกอบด้วยบัฟเฟอร์กรดฟอสฟอริกหรือกรดไฮโดรคลอริก) และแรงดันสูง (สูงถึง 400 บาร์ / 5800 psi) ตามแบบฉบับของระบบ UHPLC สมัยใหม่
ระบบฉีดสารเคมีในบ่อน้ำมันและก๊าซ– ในการฉีดสารเคมีใต้หลุมเพื่อยับยั้งการกัดกร่อนหรือป้องกันตะกรัน กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นในปริมาณเล็กน้อย (15–28% HCl) จะถูกฉีดที่ความดัน 50–100 บาร์ (700–1500 psi) หลอดคาปิลลารี B-3 (โดยทั่วไป 3–6 มม. OD × 1–2 มม. ID) ทำหน้าที่เป็นสายฉีดจากแผงควบคุมพื้นผิวไปยังวาล์วฉีดลงหลุม เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กทำให้สามารถรวมเข้ากับสายควบคุมอื่นๆ (เช่น ไฮดรอลิก นิวแมติก) ไว้ในสายสะดือเส้นเดียว ผนังหนาที่สัมพันธ์กับ OD ให้แรงดันระเบิดสูง ในขณะที่ B-3 ต้านทานทั้ง HCl และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ใดๆ ที่มีอยู่ (เป็นไปตามข้อกำหนด NACE MR0175)
เครื่องปฏิกรณ์ในห้องปฏิบัติการและโรงงานนำร่อง– ในสภาพแวดล้อมการวิจัยที่ศึกษาปฏิกิริยาของกรดไฮโดรคลอริก (เช่น คลอรีน การเร่งปฏิกิริยาของกรด) หลอดคาปิลลารี B-3 หลอดใช้สำหรับท่อป้อน ลูปเก็บตัวอย่าง และก๊อกวัดความดัน ปริมาตรภายในที่น้อยทำให้สามารถจัดการกระแสกรดแรงดันสูง-ที่เป็นอันตรายได้อย่างปลอดภัย โดยมีความเสี่ยงน้อยที่สุดที่จะเกิดการรั่วไหลขนาดใหญ่
ปลอกเทอร์โมคัปเปิลสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง– เทอร์โมคัปเปิลเกจ-ละเอียด (เช่น Type K หรือ J) มักจะถูกสอดเข้าไปในหลอดคาปิลารี B-3 หลอด เพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสโดยตรงกับไอกรดไฮโดรคลอริกร้อนหรือของเหลว ท่อคาปิลลารีทำหน้าที่เป็นปลอกป้องกันการกัดกร่อน โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กให้การตอบสนองความร้อนที่รวดเร็ว (มวลความร้อนต่ำ) ในขณะที่ปกป้องสายเทอร์โมคัปเปิล
อุปกรณ์การแพทย์และเภสัชกรรม– ในกระบวนการผลิตยาบางชนิด จะใช้กรดไฮโดรคลอริกเจือจางในการปรับ pH หลอดคาปิลลารี B-3 ใช้ในปั๊มจ่ายสารที่มีความแม่นยำและระบบเก็บตัวอย่างอัตโนมัติที่ต้องใช้ทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและความบริสุทธิ์สูง (ไม่มีการชะล้างโลหะเข้าไปในผลิตภัณฑ์)
ในการใช้งานทั้งหมดเหล่านี้ การผสมผสานระหว่างขนาดที่เล็ก ความแข็งแรงสูง และความต้านทานต่อกรด-ที่ลดลงเป็นพิเศษ ทำให้ท่อคาปิลารี B-3 เป็นวัสดุที่เลือกใช้เมื่อเหล็กกล้าไร้สนิม C-276 หรือแม้แต่ไททาเนียมอาจใช้งานไม่ได้
คำถามที่ 3: ข้อควรพิจารณาในการผลิตและการจัดการที่สำคัญสำหรับหลอดคาปิลลารี Hastelloy B-3 คืออะไร
A:การทำงานกับท่อคาปิลลารี Hastelloy B-3 ต้องใช้เทคนิคพิเศษ เนื่องจากมีขนาดที่เล็ก ผนังบาง และความไวของโลหะผสมต่อการปนเปื้อนและความเสียหายจากความร้อน ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ ได้แก่ :
1. การตัด:ต้องตัดท่อคาปิลารีอย่างหมดจดโดยไม่ทำให้ลูเมน (รูด้านใน) เสียรูปล้อตัดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน-(บาง หนา 0.5–1.0 มม.) เหมาะกว่าใบเลื่อย เนื่องจากมีเสี้ยนน้อยกว่าและไม่เสียรูปเชิงกลเครื่องจักรจำหน่ายไฟฟ้า (EDM)ใช้สำหรับการตัดที่สะอาดที่สุดและไม่มีเสี้ยน- โดยเฉพาะท่อที่มีขนาด OD ต่ำกว่า 1 มม. หลังจากการตัด ปลายจะต้องถูกลบคมโดยใช้ตะไบเนื้อละเอียด หินขัด หรือเครื่องมือลบคมที่ออกแบบมาสำหรับท่อคาปิลารี เสี้ยนใดๆ ที่ยื่นเข้าไปในรูเจาะสามารถดักจับของไหล สร้างความปั่นป่วน หรือแตกออกและปนเปื้อนในระบบได้
2. การดัด:ท่อคาปิลลารีมักจะโค้งงอเพื่อให้พอดีกับกล่องเครื่องมือหรือตามรูปทรงของอุปกรณ์แมนเดรลดัด (using a flexible internal mandrel) is essential for tubes with an OD:wall ratio >10:1 เพื่อป้องกันการหงิกงอหรือการตกไข่ โดยทั่วไปรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำสำหรับท่อคาปิลลารี B-3 คือ3× เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสำหรับผนังบางและ5× เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสำหรับผนังที่หนาขึ้น ควรทำการดัดบนดายรัศมีที่มีร่องตรงกับท่อ OD การโค้งงอด้วยความเย็นเป็นที่ยอมรับสำหรับการโค้งงอเดี่ยว แต่การโค้งงอแน่นหลายครั้งอาจต้องผ่านการอบอ่อนด้วยสารละลาย (1,060–1100 องศา ) ตามด้วยการชุบน้ำเพื่อบรรเทาความเค้นตกค้างและป้องกันการแตกร้าว การดัดด้วยความร้อน-(โดยใช้คบเพลิง) คือไม่แนะนำเนื่องจากการให้ความร้อนเฉพาะที่ในช่วง 600–900 องศาสามารถตกตะกอนเฟสอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะได้
3. การเชื่อมและการเข้าร่วม:การเชื่อมท่อคาปิลารีเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่งเนื่องจากมีมวลน้อยOrbital GTAW (การเชื่อมอาร์คทังสเตนด้วยแก๊ส)ควรใช้การเชื่อมท่อ-ถึง-ท่อหรือท่อ-ถึง-แบบอัตโนมัติ ต้องควบคุมพารามิเตอร์อย่างแม่นยำ: กระแส 5–15 แอมป์, แรงดันไฟฟ้า 8–12 V, ความถี่พัลส์ 50–100 Hz โดยทั่วไปแล้วไม่ได้ใช้โลหะฟิลเลอร์ ปลายท่อจะถูกต่อเข้าด้วยกันและหลอมรวมเข้าด้วยกันการล้างกลับด้วยอาร์กอน (อัตราการไหล 0.5–2 ลิตร/นาที) จำเป็นเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันภายใน สำหรับการเชื่อมต่อกับส่วนประกอบขนาดใหญ่ (เช่น วาล์ว ข้อต่อ)-กรวยแรงดันสูง-และ-ข้อต่อเฟอร์รูล(เช่น Swagelok, Parker) ที่ทำจาก B-3 หรือ C-276 เป็นที่นิยมมากกว่าการเชื่อม อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ปลอกโลหะที่ยึดจับท่อ OD โดยไม่ทำให้เจาะเสียหาย
4. ความสะอาดพื้นผิว:หลอดคาปิลลารี B-3 มีความไวสูงต่อการปนเปื้อนของเหล็ก การจัดการด้วยมือเปล่า (ซึ่งทิ้งเกลือและน้ำมันไว้) หรือการสัมผัสกับเครื่องมือเหล็กกล้าคาร์บอนอาจทำให้เกิดอนุภาคเหล็กที่ทำให้เกิดหลุมกัลวานิกในบริการ HCl ข้อควรระวังต่อไปนี้เป็นสิ่งจำเป็น:
ใช้ถุงมือที่สะอาดและไม่มีขุย- (ไนไตรล์หรือน้ำยางที่สะอาด-) เมื่อหยิบจับ
เก็บหลอดไว้ในถุงพลาสติกปิดผนึกพร้อมสารดูดความชื้น
ก่อนการติดตั้ง ให้ล้างท่อด้วยอะซิโตนหรือไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ ตามด้วยการล้างกรดไนตริกเจือจาง (10% HNO₃ ที่ 50 องศา เป็นเวลา 10 นาที) เพื่อขจัดคราบเหล็กบนพื้นผิวออก จากนั้นล้างออกด้วยน้ำปราศจากไอออน และเช็ดให้แห้งด้วยไนโตรเจน
5. การตรวจสอบ:เนื่องจากมีขนาดเล็ก การทดสอบแบบไม่ทำลายจึงเป็นเรื่องที่ท้าทายการทดสอบการแทรกซึมของของเหลว (PT) per ASTM E165 can detect surface cracks on larger capillary tubes (OD >3 มม.) สำหรับขนาดที่เล็กกว่าการทดสอบกระแสเอ็ดดี้(ET) ตาม ASTM E426 ใช้เพื่อตรวจจับข้อบกพร่อง แต่ต้องใช้คอยล์พิเศษและมาตรฐานการสอบเทียบการทดสอบแรงดัน(นิวเมติกหรืออุทกสถิต) คือการตรวจสอบคุณภาพที่พบบ่อยที่สุด: ท่อได้รับแรงดันถึง 1.5 เท่าของแรงดันใช้งานสูงสุดเป็นเวลา 1 นาที โดยไม่มีแรงดันตกหรือการรั่วไหลที่มองเห็นได้ สำหรับการตรวจจับการรั่วไหล จะใช้สารละลายสบู่หรือสเปกโตรมิเตอร์มวลฮีเลียม (สำหรับการใช้งานในสุญญากาศ)
6. การขด:สำหรับการใช้งานที่ต้องการความยาวยาว (เช่น สายฉีดลงหลุม) สามารถจ่ายท่อคาปิลารี B-3 ในรูปแบบขดลวดได้ เส้นผ่านศูนย์กลางของคอยล์ต้องมีอย่างน้อย 50 × OD ของท่อเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปถาวร ท่อขดควรได้รับการอบอ่อนหลังจากการขดเพื่อลดความเครียดจากการดัดงอ
ข้อผิดพลาดในการผลิตหลอดคาปิลลารีมีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากมีต้นทุนวัสดุสูง (B-หลอดคาปิลลารี 3 หลอดอาจมีราคา 500–2,000 เหรียญสหรัฐต่อเมตร ขึ้นอยู่กับขนาด) และความยากในการทำงานซ้ำ ผู้ใช้ส่วนใหญ่ซื้อ-ชิ้นส่วนสำเร็จรูป ตัด-ถึง-ความยาว และติดตั้งชุดประกอบเส้นเลือดฝอยจากซัพพลายเออร์ที่เชี่ยวชาญ แทนที่จะพยายามผลิตเองภายในองค์กร
คำถามที่ 4: อัตราแรงดันและลักษณะการไหลของท่อคาปิลลารี Hastelloy B-3 คืออะไร
A:การทำความเข้าใจพฤติกรรมแรงดันและการไหลของท่อคาปิลลารี B-3 ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบระบบที่เหมาะสม แม้จะมีขนาดเล็ก แต่ท่อคาปิลลารีก็สามารถทนต่อแรงกดดันที่สูงอย่างน่าประหลาดใจได้เนื่องจากสูตรความเค้นห่วง:P=2 × ส × เสื้อ / (OD – เสื้อ)โดยที่ P=แรงดันระเบิด, S=ความต้านทานแรงดึงสูงสุด ( มากกว่าหรือเท่ากับ 750 MPa สำหรับ B-3), ความหนาของผนัง t=และ OD=เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก สำหรับหลอดคาปิลลารีทั่วไปที่มี OD=3.0 มม. และ t=0.5 มม.:
แรงดันระเบิด (ตามทฤษฎี)=2 × 750 × 0.5 / (3.0 – 0.5)=300 บาร์ (4350 psi)
แรงดันใช้งาน (โดยมีปัจจัยด้านความปลอดภัย 3)=100 บาร์ (1450 psi)
ซึ่งสูงกว่าอัตราแรงดันของท่อพลาสติกหรือท่อ PTFE ที่มีขนาดเท่ากันมาก สำหรับท่อที่มีขนาดเล็กกว่านั้น (เช่น OD 1.6 มม. × t 0.3 มม.) แรงดันใช้งานอาจเกิน 200 บาร์ (2900 psi) ความแข็งแรงสูงที่ B-3 (ให้ผลมากกว่าหรือเท่ากับ 350 MPa) รวมกับข้อได้เปรียบทางเรขาคณิตของเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก ทำให้ท่อคาปิลารีเหมาะสำหรับการฉีดสารเคมีแรงดันสูงและการใช้งาน HPLC
ลักษณะการไหล:การไหลผ่านท่อคาปิลลารีถูกควบคุมโดยฮาเกิน-สมการปัวซอยย์สำหรับการไหลแบบราบเรียบ (โดยทั่วไปจะมีหมายเลขเรย์โนลด์ส<2300 due to small diameter and moderate velocities):
Q = (π × ΔP × r⁴) / (8 × μ × L)
โดยที่ Q=อัตราการไหลของปริมาตร, ΔP=ความดันลดลง, r=รัศมีภายใน, μ=ความหนืดไดนามิก, ความยาวท่อ L =
ข้อสังเกตที่สำคัญก็คืออัตราการไหลเป็นสัดส่วนกับกำลังที่สี่ของรัศมี. การลด ID ลงครึ่งหนึ่งจะลดอัตราการไหลลง 16 เท่า ดังนั้น การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในอย่างแม่นยำจึงเป็นสิ่งสำคัญ โดยทั่วไปหลอดคาปิลลารี B-3 ผลิตขึ้นโดยมีความทนทานต่อ ID ที่ ±0.02 มม. สำหรับขนาดที่ต่ำกว่า ID 2 มม. ตัวอย่างเช่น ท่อที่มี ID ระบุ=0.5 มม. (±0.02 มม.) สามารถมีความแปรผันของการไหล ±15% เนื่องจากพิกัดความเผื่อ ID เพียงอย่างเดียว
ข้อมูลการไหลที่เป็นประโยชน์ (สำหรับน้ำที่อุณหภูมิ 20 องศา , μ=0.001 Pa·s):
| OD (มม.) | รหัส (มม.) | ความยาว (ม.) | ∆P (บาร์) | อัตราการไหล (มล./นาที) |
|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 0.8 | 2.0 | 100 | 4.8 |
| 1.6 | 1.0 | 2.0 | 100 | 12.2 |
| 3.2 | 2.0 | 5.0 | 50 | 62.8 |
| 3.2 | 2.5 | 5.0 | 50 | 153.0 |
ข้อจำกัดที่สำคัญ:
การให้ความร้อนแบบหนืด: At very high pressure drops (>200 บาร์) การกระจายตัวที่มีความหนืดสามารถทำให้ของเหลวภายในท่อร้อนได้ สำหรับ HCl เข้มข้น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเกิน 80 องศาอาจเร่งอัตราการกัดกร่อน ผู้ออกแบบระบบควรคำนวณการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยใช้: ΔT=ΔP / (ρ × Cₚ) โดยที่ ρ=ความหนาแน่น, Cₚ=ความจุความร้อนจำเพาะ สำหรับน้ำ ΔT µ 2.4 องศาต่อแรงดันตก 100 บาร์
การเปรอะเปื้อนและการเสียบปลั๊ก:ID ขนาดเล็กของหลอดเส้นเลือดฝอย (มัก<1 mm) makes them susceptible to plugging by solid particles (e.g., corrosion products, crystallization salts). A 10 μm particle can block a 0.5 mm ID tube if it agglomerates. Inlet filters (2–10 μm absolute) are mandatory for all capillary systems handling dirty fluids.
โพรงอากาศ:หากแรงดันตกคร่อมสูงเกินไปและแรงดันปลายน้ำลดลงต่ำกว่าความดันไอของของเหลว การเกิดโพรงอากาศอาจเกิดขึ้นได้ ทำให้เกิดการกัดเซาะที่ ID ของท่อ นี่เป็นปัญหาอย่างยิ่งสำหรับกรดระเหย เช่น HCl (ความดันไอ ~1.5 บาร์ที่ 50 องศา ) ผู้ออกแบบควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันทางออกเกินแรงดันไออย่างน้อย 20%
วิศวกรควรทำการคำนวณการไหลและการวิเคราะห์แรงดันตกเสมอ ก่อนที่จะระบุท่อคาปิลลารี B-3 สำหรับการใช้งานที่กำหนด หากมีข้อสงสัย แนะนำให้ทำการทดสอบกับของไหลจริงในสภาวะการทำงาน
คำถามที่ 5: การทดสอบมาตรฐานและคุณภาพใดบ้างที่ใช้กับหลอดคาปิลลารี Hastelloy B-3
A:Hastelloy B-3 capillary tube เป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะทาง และมาตรฐานที่ใช้มักดัดแปลงมาจากข้อกำหนดเฉพาะของท่อและท่อที่กว้างขึ้น ไม่มีมาตรฐาน ASTM เดียวสำหรับหลอดคาปิลลารีโดยเฉพาะ ผู้ผลิตและผู้ใช้ต้องอาศัยมาตรฐานทั่วไปและข้อกำหนดเฉพาะของลูกค้าผสมผสานกัน:
มาตรฐานวัสดุหลักและมิติ:
มาตรฐาน ASTM B622– ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับท่อและท่อโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลโคบอลต์ไร้รอยต่อ (นี่คือมาตรฐานพื้นฐานครอบคลุมขนาดท่อไร้รอยต่อทั้งหมดรวมถึงขนาดของเส้นเลือดฝอย)
มาตรฐาน ASTM B626– ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับท่อโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลโคบอลต์ไร้รอยต่อ (วาดใหม่ ความคลาดเคลื่อนเข้มงวดกว่า B622 มักอ้างถึงท่อคาปิลลารีเนื่องจากช่วยให้มีขนาดที่แม่นยำยิ่งขึ้น)
ASME SB‑622 / SB‑626– เวอร์ชันรหัส ASME สำหรับการใช้งานด้านแรงดัน
ISO 1127– ขนาดท่อสแตนเลส (บางครั้งใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับ OD และความทนทานต่อความหนาของผนัง)
ความคลาดเคลื่อนของขนาด (โดยทั่วไปสำหรับหลอดคาปิลลารี B-3 คุณภาพสูง-):
| พารามิเตอร์ | ความอดทน |
|---|---|
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) | ±0.02 มม. สำหรับ OD น้อยกว่าหรือเท่ากับ 3 มม. ±0.05 มม. สำหรับ OD 3–6 มม |
| ความหนาของผนัง (t) | ±10% ของค่าที่กำหนด |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID) | คำนวณจาก OD และ t; ความแปรผันทั่วไป ±0.02 มม |
| ความยาว (ตัดเป็นชิ้น) | ±1 มม. สำหรับความยาว<500 mm; ±2 mm for longer |
| ความตรง | 0.5 มม. ต่อความยาว 300 มม |
| ความหยาบของพื้นผิว (ID, ขัดเงา) | Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4 μm (16 μin) |
| ความหยาบผิว (OD) | Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 μm (32 μin) |
การทดสอบภาคบังคับสำหรับท่อคาปิลลารี (นอกเหนือจากการทดสอบมาตรฐานสำหรับท่อขนาดใหญ่):
การวิเคราะห์ทางเคมี (ตาม ASTM E1473)– ตรวจสอบองค์ประกอบ B-3 (Ni มากกว่าหรือเท่ากับ 65%, Mo 28–30%, Fe 1.5–3.0%, C น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01%, Si น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.10%, Al น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.50%) สำหรับหลอดคาปิลลารี การวิเคราะห์จะดำเนินการกับบิลเลตต้นกำเนิดหรือบนชิ้นงานบูชายัญจากความร้อนเดียวกัน
การทดสอบแรงดึง– เนื่องจากหลอดคาปิลลารีมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับชิ้นงานทดสอบแรงดึงมาตรฐาน การทดสอบจึงดำเนินการกับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า-จากความร้อนและชุดการผลิตเดียวกัน ค่าต้องเป็นไปตาม: ผลผลิตมากกว่าหรือเท่ากับ 350 MPa, แรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 750 MPa, การยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 40%
การทดสอบความแข็ง– ความแข็งระดับไมโคร (Vickers, HV) วัดจากหน้าตัด-ส่วนของผนังท่อ ช่วงที่ยอมรับได้: 180–220 HV (เทียบเท่ากับน้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 HRB) ค่าที่สูงกว่าบ่งบอกถึงการตกตะกอนระหว่างโลหะหรืองานเย็นที่มากเกินไป
การทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน (ASTM G28 Method A)– ดำเนินการกับตัวอย่างจากความร้อนเดียวกัน อัตราการกัดกร่อน น้อยกว่าหรือเท่ากับ 12 มม./ปี ไม่มีการโจมตีตามขอบเกรน สำหรับหลอดคาปิลลารีที่ใช้ในการใช้งานที่สำคัญ (เช่น ยา) การทดสอบอาจดำเนินการกับตัวอย่างหลอดที่ผ่านการจำลองวงจรความร้อนในการเชื่อม
การทดสอบแรงดันอุทกสถิตหรือนิวแมติก– ความยาวท่อแต่ละท่อได้รับการทดสอบที่ 1.5 เท่าของแรงดันใช้งานที่กำหนด (หรืออย่างน้อย 50 บาร์สำหรับขนาดเล็ก) สำหรับ ID ขนาดเล็กมาก (<0.5 mm), a pneumatic test (using dry nitrogen) is often substituted because water surface tension can prevent filling. Leak detection is performed by pressure decay (no drop over 1 minute) or by immersing the pressurized tube in water and observing for bubbles.
การทดสอบกระแสเอ็ดดี้ (ECT) ตาม ASTM E426– สแกนพื้นผิวท่อ 100% (OD และ ID) โดยใช้หัววัดแบบหมุนหรือขดลวดล้อมรอบ เกณฑ์การยอมรับ: ไม่มีสัญญาณเกิน 50% ของมาตรฐานอ้างอิงสำหรับรอยบากลึก 0.1 มม. ECT มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับหลอดคาปิลลารี เนื่องจากสามารถตรวจจับรอยขีดข่วน ตะเข็บ และรูพรุนตามยาวซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
การตรวจสอบด้วยสายตาและมิติ– ภายใต้การขยาย (10–20×) ท่อจะถูกตรวจสอบเพื่อหาข้อบกพร่องภายนอก (รอยตำหนิ รอยขีดข่วน รอยบุบ การกัดกร่อน) บัตรประจำตัวได้รับการตรวจสอบโดยใช้กล้องบอร์สโคปหรือด้วยแสงด้านหลัง- (สำหรับขนาดเล็ก) OD วัดด้วยเลเซอร์ไมโครมิเตอร์ ความหนาของผนังวัดโดยอัลตราโซนิกหรือโดยการชั่งน้ำหนักตามความยาวที่ทราบ (วิธีมวลต่อหน่วยความยาว)
การทดสอบเพิ่มเติมแต่แนะนำสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความน่าเชื่อถือสูง-:
การทดสอบการรั่วของฮีเลียม– สำหรับหลอดคาปิลลารีที่ใช้ในสุญญากาศหรือการใช้งานที่มีความบริสุทธิ์สูง- หลอดจะได้รับแรงดันด้วยฮีเลียม และแมสสเปกโตรมิเตอร์จะตรวจจับการรั่วไหล การยอมรับ: อัตราการรั่วไหล<1 × 10⁻⁹ mbar·L/s.
การทดสอบการโค้งงอ– หลอดตัวอย่างโค้งงอรอบๆ แมนเดรลขนาด 3× OD โดยไม่มีรอยแตกร้าวหรือหักงอ
การทดสอบการทำให้เรียบ– ตัวอย่างสั้นๆ ถูกทำให้เรียบเป็น 50% ของ OD ดั้งเดิม โดยไม่มีรอยแตกบน ID หรือ OD
การทดสอบเหล็กพื้นผิว (Ferroxyl)– หยดสารละลายเฟอร์รอกซิล (โพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์ + โซเดียมคลอไรด์) วางลงบนพื้นผิวท่อ การย้อมสีน้ำเงินบ่งบอกถึงการปนเปื้อนของเหล็ก ซึ่งจำเป็นต้องปฏิเสธหรือดอง
การระบุวัสดุที่เป็นบวก (PMI)– แต่ละท่อหรือคอยล์ได้รับการทดสอบด้วยปืน XRF เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบของโลหะผสม (แม้ว่า XRF อาจตรวจจับคาร์บอนหรือซิลิคอนไม่ถูกต้อง แต่ยังคงต้องมีการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเพื่อการรับรองเต็มรูปแบบ)
การรับรอง:ผู้ผลิตจะต้องจัดทำรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) ที่ได้รับการรับรองซึ่งประกอบด้วย:
หมายเลขความร้อนและหมายเลขล็อต
ผลการวิเคราะห์ทางเคมี
ผลลัพธ์แรงดึงและความแข็ง
ผลการทดสอบการกัดกร่อน ASTM G28
ผลการทดสอบกระแสเอ็ดดี้และแรงดัน
คำชี้แจงการปฏิบัติตาม ASTM B622 หรือ B626
สำหรับการใช้งาน NACE คำชี้แจงการปฏิบัติตาม MR0175 (รวมถึงความแข็งน้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 HRB และการหลอมสารละลายที่เหมาะสม)
คำแนะนำในการจัดหา:เนื่องจากลักษณะเฉพาะของการผลิตหลอดคาปิลลารี มีโรงงานเพียงไม่กี่แห่งทั่วโลก (เช่น Haynes International, VDM Metals, Sandvik) ที่ผลิตหลอดคาปิลลารี Hastelloy B-3 ของแท้ สินค้าลอกเลียนแบบที่มีป้ายกำกับว่า "เทียบเท่ากับ B-3" แต่มีคุณสมบัติทางเคมีที่ไม่ถูกต้องหรือผ่านกระบวนการทางความร้อนต่ำเป็นเรื่องปกติ ผู้ซื้อควร:
ต้องใช้ MTR เต็มรูปแบบโดยสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังความร้อนดั้งเดิมได้
ดำเนินการ PMI กับหลอดที่ได้รับ 100%
ส่งตัวอย่างจากแต่ละล็อตเพื่อทำการทดสอบ ASTM G28 อิสระ
ใช้ผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาตมากกว่าแหล่งข้อมูลออนไลน์ที่ไม่น่าเชื่อถือ
การปฏิบัติตามมาตรฐานและข้อกำหนดในการทดสอบเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าหลอดคาปิลลารี Hastelloy B-3 จะให้บริการที่เชื่อถือได้และยาวนาน-ในการใช้งานกรดรีดิวซ์ที่มีความต้องการมากที่สุด
