加长管结构的制作方法_3

文档序号:8227115阅读:来源:国知局
第二端16与第二部件12的第一端 18之间的界面周围。
[0047] 图3和图4示出了相邻管段端面的不同几何构型。图3示例了具有第一管段30、 第二管段35的简化结构,第一管段30具有平面端面31,第二管段35具有平面端面36。
[0048] 图4示例了何种结构可称作相邻管段之间的"搭接"配合结构,其包括具有L形端 面41的第一管段40和具有L形端面46的第二管段45。如图所示,L形结构相对彼此反转 W致本质上互补,实现"锁定"构型。
[0049] 图5是显示预烧结碳化娃管50和基底部件例如接合部件52之间界面结合的SEM 横截面图。部件50和52之间是为它们之间提供气密密封的界面54。界面54还可定义为 烧结结合或者过盈结合或配合。尽管在该附图中界面可易于看到,但应当指出的是无色或 白色图景使界面的部分不明显。该些区域表示界面上出现晶粒生长的区域(即结晶晶粒延 伸穿过并跨越界面,从而发挥强化和提高界面上气密密封的作用)。换言之,由两个部件各 自的晶体形成的晶粒联接并生长或延伸W致跨越界面,从而在界面上形成强化学或结晶学 结合。因而,所述结合比通常的摩擦配合直接结合结构更复杂,但同时包括力学和结晶学要 素W改善界面的坚固性。
[0050] W下实施例包括对具有碳化娃部件的制品实施方案的氮压测试,所述碳化娃部件 包括根据上述实施方案的烧结结合或过盈结合。所测试的实施方案一般包括法兰、盖体或 其它部件烧结于其上的预烧结管。尽管所测试的制品和部件可能在一些方面与本文所述有 所不同,但W下实施例中所测试的密封结构(例如过盈结合、烧结结合)与本文所述的密封 结构实施方案相似或相同,因而结果与所述实施方案的性能相关。
[0化1] 实施例1
[0化2] 成型若干陶瓷制品,W包括如下陶瓷管与陶瓷法兰之间的过盈结合。按照上述方 法制造14mmOD陶瓷管。封盖管的一端,按照上述方法对管和盖进行预烧结W提供具有封 闭端和开放端的预烧结管。按照上述方法制造若干陶瓷法兰生巧W安装在预烧结管的开放 端之上。陶瓷法兰生巧经设计具有比14mm管(例如过盈)的OD小约0%至约15%的完全 烧结ID。陶瓷法兰生巧设置于预烧结管的开口端并与预烧结管共烧结,W按照上述方法提 供过盈结合。
[0化3] 陶瓷制品成型之后,通过在过盈结合的一侧提供2(K)psi(约13. 8bar)的氮气化e) 对其进行压力测试,W确定各陶瓷制品的过盈结合的整体性。图9示出了大多数未能保持 压力的具有法兰的陶瓷制品样品,所述法兰经设计具有约0%至约5%的完全烧结ID。图9 还示出了大多数成功保持压力的具有法兰的陶瓷制品样品,所述法兰经设计具有约5%至 约15%的完全烧结ID。具体而言,图9旨在示意成功保持压力的阔值为约5%。
[0054] 实施例2
[0化日]按照上述方法制造并预烧结具有IOOmmOD管的陶瓷制品,并安装经设计完全烧结ID比预烧结管小3%的法兰生巧。按照上述方法,使管和法兰共烧结W形成具有过盈结合 的陶瓷制品,于20°C下对过盈结合的一侧使用化arg(bar表)的氮气对压力进行测试,W确 定陶瓷制品过盈结合的整体性。该陶瓷制品历经12小时损失约0.化ar。
[0056] 实施例3
[0化7] 按照上述方法制造并预烧结=个具有35mmOD管的陶瓷制品,并各自安装法兰生 巧,随后按照上述方法共烧结W形成具有过盈结合的陶瓷制品。第一个陶瓷制品包括经设 计完全烧结ID比预烧结管小3 %的法兰,第二个陶瓷制品包括经设计完全烧结ID比预烧结 管小5%的法兰,第S个陶瓷制品包括经设计完全烧结ID比预烧结管小11%的法兰。S个 陶瓷制品经受五次自20°C至1000°C的热循环,使用化arg的氮气对过盈结合的一侧施压, W确定各陶瓷制品过盈结合的整体性。每次热循环重复均在20°C和IOOCTC下获取各陶瓷 制品的压力读数。20°C的读数结果示于图10,IOOCTC的结果示于图11,其中样品"A"为3% 样品并角表示,样品"B"为5%样品并W菱形表示,样品"C"为11%样品并W方形表示。
[0058] 如图10所示,样品A和B在20°C下损失小于0. 1 (-0.l)bar/H。20°C下样品A的 平均压力损失小于约0. 〇3bar/H,20°C下样品B的平均压力损失小于约0. (Ubar/H。图10 还示出了在每次热循环于20°C下获取读数的情况下压力损失逐渐增大。样品C读数显示连 续压力损失的原因不明,该与对该样品的预期相反。
[0059] 转向图11,样品A(3%样品)实际上在每次热循环于IOOCTC下获取读数的情况下 表现出压力升高。1000°C下样品A压力升高的原因不明。于1000°C下获取时样品A的平 均增压为约0. 〇6bar/H。在图11中,样品B巧%样品)表现出小于0. 2(-0. 2)bar/H的压力 损失。于1000°C下获取时样品B的平均压力损失小于约0. 03bar/H。图11还示出了样品 C(ll%样品)每次热循环压力损失连续增加,与图10的数据一致。图10和图11的热循环 压力读数结果旨在表明样品B巧%样品)与样品A或C相比提供更紧密的过盈结合。
[0060] 实施例4
[0061] 按照W上实施例3中的样品B巧%样品)制造陶瓷制品,通过使用化arg的氮气对 陶瓷制品过盈结合的一侧施压并同时加热陶瓷制品直至l〇〇〇°C,来测试中间温度下的压力 损失。如图12所示,在约100°C至约900°C之间的热循环过程中在若干温度下进行频繁测 量。同样如图12所示,管内压力(Wbarg测量)在整个热循环过程中保持在约化arg至 2.化arg之间。该实施例的结果表明整个热循环过程中过盈结合的紧密度几乎没有损失或 下降,还表明,由于第二部件(盖、法兰等)与管具有相同或近乎相同的热膨胀系数(CTE), 因而两种部件良好地结合。还应当指出的是,尽管未在附图中示出,但已知若干样品在高于 约1000°C、高于约1300°C、甚至高于2000°C下使用并随后在1000°C下或1000°CW下进行测 试时没有可测得的压力损失增加。
[0062] 实施例5
[0063] 按照W上实施例3制造S个陶瓷制品(样品A、B和C),并在各样品过盈结合的一 侧提供化arg氮气的同时进行五次自20°C至100°C的热循环重复测试。结果示于图13和图 14。如图13所示,样品A(3%样品)在20°C下具有约0. 0化ar/H的平均压力损失,样品B巧% 样品)在20°C下具有约0. 03bar/h的平均压力损失,样品C(ll%样品)具有约0. 13bar/H 的平均压力损失。图14表明样品B往往在1000°C下产生压力增大。样品B在1000°C下管 内压力增大的原因不明。然而,图13和图14看似表明与其它样品相比样品B提供最紧密 的过盈结合,因而在热循环时提供更高的压力保持度。
[0064] 实施例6
[0065] 按照W上实施例3制造S个陶瓷制品(样品A、B和C),并于IOOCTC下在各样品过 盈结合的一侧使用化arg的氮气进行长时间(约72-80小时)的压力测试。长时间压力测 试的结果示于图15。如图15所示,样品6巧%样品)在长时间测试结束、在近72小时时损 失全部压力。所述结果异常,据信样品B未完全达到气密密封。
【主权项】
1. 一种加长管结构,其包括: 具有第一端和第二端的第一陶瓷管段,具有第一端和第二端的第二陶瓷管段,所述第 一陶瓷管段的第二端布置为面向所述第二陶瓷管段的第一端,所述第一陶瓷管段和第二陶 瓷管段各自具有内径和外径; 与所述第一管段的第二端和所述第二管段的第一端烧结结合的陶瓷接合部件,使得所 述第一管段和第二管段布置为端对端W形成连续管结构,其中 所述陶瓷管段各自与所述接合部件形成密封,其中所述密封具有至少一种选自W下的 性能特征: i) 剪切强度不低于约25MPa ; ii) 氮密封性不高于10% ; iii) 氮密封性不高于10% ; iv) 真空密封性不高于10%。
2. 根据权利要求1所述的加长管结构,其中至少一个所述陶瓷管段包括等静压管段。
3. 根据权利要求1所述的加长管结构,其中所述第一陶瓷管段的第二端与所述第二陶 瓷管段的第一端邻接接触。
4. 根据权利要求1所述的加长管结构,其中所述第一管段的第二端具有端面,所述第 二陶瓷管结构的第一端具有端面,并且其中所述端面具有互
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