Summary

Mesure de Dégazage Tarifs des aciers

Published: December 13, 2016
doi:

Summary

A protocol for the measurement of outgassing rates of hydrogen from ordinary steel vacuum chambers using the rate-of-pressure rise method is presented.

Abstract

Les aciers sont généralement des matériaux utilisés dans la fabrication de systèmes à vide en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, de la corrosion et de vide. Une variété d'aciers satisfont au critère de faible dégazage requis pour les applications hautes ou hyperfréquences vide. Cependant, un matériau donné peut présenter différents taux de dégazage en fonction de son processus de fabrication ou les divers procédés de prétraitement impliqués lors de la fabrication. Ainsi, la mesure des taux de dégazage est hautement souhaitable pour une application à vide spécifique. Pour cette raison, la hausse du taux de pression méthode (RoR) est souvent utilisé pour mesurer le dégazage d'hydrogène après étuvage. Dans cet article, une description détaillée de la conception et de l'exécution du protocole expérimental impliqué dans la méthode RoR est fourni. Le procédé RoR utilise une jauge de filature à rotor pour minimiser les erreurs qui en découlent outgassing ou l'action de pompage d'une jauge à vide. Les taux de dégazage de deux aciers ordinaires (acier inoxydable et mAcier ild) ont été mesurés. Les mesures ont été effectuées avant et après le pré-traitement thermique des aciers. Le prétraitement thermique des aciers a été réalisée pour réduire le dégazage. Taux extrêmement bas de dégazage (de l'ordre de 10 11 Pa m 3 sec 1 m 2) peuvent être mesurés régulièrement en utilisant des échantillons relativement petits.

Introduction

Les aciers sont couramment utilisés dans la construction en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques. Certains aciers (aciers ferreux, en particulier) sont des matériaux préférés pour des applications impliquant le vide. Selon le type et la qualité, ces aciers présentent des taux de dégazage suffisamment faibles essentiels pour un vide élevé (HV, 10-7 <p <10 5 Pa) ou sous ultravide (UHV, 10 -10 <p <10 7 Pa) systèmes . En outre, des recherches approfondies ont été menées à l'élaboration de procédures de prétraitement spéciaux qui réduisent bullage 1-3. Les mesures de prétraitement sont conçus pour minimiser l'investissement de pompage ou pour améliorer le vide du HV à UHV ou de UHV à vide extrême-haut (p <10-10 Pa).

Bien que de nombreuses méthodes pratiques ont été proposées pour réduire le rat outgassinge des aciers ferreux, les méthodes récentes sont axées sur la réduction du temps et la température nécessaire pour obtenir un taux de dégazage inférieur. Un traitement thermique à 350 ° C-450 ° C plutôt que sous vide cuisson à 800 ° C-950 ° C, est un bon exemple de cette approche. 1,4,5 En outre, le choix du matériau idéal pour une application à vide spécifique est critique; par exemple, la sélection d'un matériau ferritique avec un taux de dégagement de gaz très faible pour une utilisation dans un blindage de champ magnétique. 6,7

Au cours de ces enquêtes, la mesure précise du taux de dégazage est une condition préalable pour le criblage de matériaux candidats ou de vérifier l'efficacité des différentes procédures de prétraitement. 8,9 Les techniques expérimentales les plus couramment utilisés pour la mesure du dégagement gazeux sont le débit et les méthodes de montée de vitesse de pression. 10 Récemment, diverses expériences ont été menées pour mesurer le taux de dégazage d'hydrogène basée sur la méthode RoR utilisant de spinning jauge de rotor (SOR). 1, 11 à 13 Le procédé utilisant RoR SOR est très adapté à la mesure des taux de dégazage de l' hydrogène de très faibles qui limitent souvent la pression la plus faible possible , dans un système à vide en acier. En effet, le SOR a pompage négligeable ou une action de dégazage. En outre, le SOR a également une excellente précision et une bonne linéarité dans un vide élevé et la gamme de ultra-vide. 14

Étant donné que la littérature publiée sur les expériences RoR est limitée, il est utile de décrire les détails expérimentaux pour développer une compréhension plus profonde de la méthode. Dans cet article, vidéo, nous décrivons en détail le processus de mise en place de l'expérience et de fournir des instructions détaillées pour effectuer des mesures de dégazage en utilisant la méthode RoR. Afin de démontrer l'efficacité de la méthode, les taux des deux aciers couramment utilisés (acier inoxydable 304 et S20C) en acier doux dégazage ont été mesurés avant et après un traitement de préchauffage pour réduire le outgassin d'hydrogènetaux de g. Les valeurs de pré et post-traitement ont été comparés. résultats expérimentaux typiques en utilisant une configuration assez simple sont présentés pour démontrer l'efficacité de la méthode optimisée pour évaluer les taux de dégazage d'hydrogène faibles.

Protocol

Attention: S'il vous plaît suivre toutes les pratiques de sécurité appropriées lors de l'assemblage des équipements et chambres d'échantillon. S'il vous plaît porter un équipement de protection individuelle (lunettes de sécurité, gants, chaussures de sécurité, etc.). 1. Fabrication d'une chambre à vide de l'échantillon La conception et la fabrication de la chambre à vide , Préparer et soume…

Representative Results

Comme prévu, le gaz résiduel après l'étuvage est principalement de l'hydrogène. 7 L'élévation de la pression mesurée à l' aide du SOR était linéaire sur une longue période de temps (figure 5). Ainsi, l'effet de réabsorption peut être négligeable et le taux de dégazage intrinsèque (q) pour les aciers testés dans cette étude peut être évaluée en utilisant la méthode de RoR. 10 Les données d'él?…

Discussion

De nombreux procédés pour la mesure du taux de dégazage ont été rapportés dans la littérature. Les méthodes expérimentales comprennent le débit, la conductance modulation à deux voies, RoR, et des variantes de ces méthodes. Toutefois, aucune méthode est idéale pour obtenir les données de dégazage nécessaires. 10 La méthode RoR utilisant SOR, cependant, est devenue la méthode de choix pour la mesure des matériaux de dégazage faible. 11-13 SOR 17 est souvent utilisé c…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported jointly by the Converging Research Center Program through the Ministry of Science, ICT and Future Planning, Korea (NRF-2014M3C1A8048817) and R&D Convergence Program of NST (National Research Council of Science and Technology) of Republic of Korea (CAP-14-3-KRISS).

Materials

Sample chamber
Stainless steel, 304 POSCO      (www.posco.co.kr)
Mild steel, D3752 Xiangtan Iron&Steel co.,LTD (http://www.hnxg.com)
Mild steel, D3752 SeAh Besteel (www.seahbesteel.co.kr)
Name Company Catalog Number Comments
Cleaning
Cleaning bath Samill IDS Ultrasonic cleaning, heating, timer, concentration control 
Acetone Samchun Chemical (www.samchun.com) A1759 HPLC GRADE (99.7%)
Tekusolv NCH Co.        (www.nch.com) 0368-0058J Solvents
BN cleaner Henkel surface technologies (na.henkel-adhesives.com) 6610263775 Akkaline, pH 13
Ethanol Fisher Scientific (www.fishersci.com) A995-4 HPLC Reagent(99.9%)
Deionized water (Electro deionizer SYSTEM) A.T.A        (www.atagroup.co) EDI SYSTEM
Liquid N2 gas Hanyoung (www.gasmaster.co.kr) B/T 176 L LN2 dewar, purity 99.999%
Name Company Catalog Number Comments
Welding
Tungsten Inert Gas wedling machine Thermal Arc (www.victortechnologies.com/thermalarc) 400GTSW Ar gas prefllow&postflow 8 liter/min, backflow 5 liter/min
turning jig Vactron    (www.vactron.co.kr) Made to order Made to order
Ar gas Lindekorea (www.lindekorea.com) Purity 99.999%
Name Company Catalog Number Comments
Leak test
Leak detector Adixen     (www.adixen.fr/en/) ASM380 Pumping Speed(air): 9.7 l/s
He gas Lindekorea (www.lindekorea.com) Purity 99.999%
Name Company Catalog Number Comments
Vacuum equipment
Spinning rotor gauge  MKS Instruments (www.mks.com) SRG-3 Controller, head, and thimble set
Industrial level meter MKS Instruments (www.mks.com) SRG-3 For SRG assemble ± 1˚
Oscilloscope Tektronix               (www.tek.com) TDS2012B
Residulal gas analyser Balzers QMA200 m/e 0-100 
TMP(HiPace 80) Pfeiffer Vacuum (www.pfeiffer-vacuum.com) PMP03941 Pumping Speed(N2): 67 l/s
Scroll pump Anest Iwata        (www.anest-iwata.co.jp) ISP 90 Pumping Speed(Air): 1.8 l/s
All-metall easy close angle valve(CF35) VAT Inc.  (www.vatvalve.com) 54032-GE02-0002 Rotatable flange
Angle valve(KF25) MDC Vacuum Inc. (www.mdcvacuum.com) KAV-100
Five-Way Crosses     MDC  Made to order CF4-1/2 Spool-rotatable 1-way to CF2-3/4 Nipple 3ea, Vacuum degassed at 400℃ for 3 days
Reducing Tees  MDC Made to order CF4-1/2 Flange to CF2-3/4 Tees(Half flange), Vacuum degassed at 400℃ for 3 days
Name Company Catalog Number Comments
Temperature control 
Chiller JEIO Tech   (www.jeiotech.com) RW-2025G
Cooling line LS Metal     (www.lsmetal.biz) C1100 Level Wound Coil, Diameter 10mm
Heater controllers HMT Made to order Bakeout program controller
Electrical heater tapes Brisk heat (www.briskheat.com) BIH101080L
Thermocouple(K type) miraesensor (www.miraesensor.com) MR-2290
Handheld multimeter Saehan     (www.saehan.co.kr) 3234
Data recorder(Temp.) Yokogawa (www.yokogawa.com) GP10-1E1F-UC10

References

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Cite This Article
Park, C., Kim, S., Ki, S., Ha, T., Cho, B. Measurement of Outgassing Rates of Steels. J. Vis. Exp. (118), e55017, doi:10.3791/55017 (2016).

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