爆裂管和柱（GC和HPLC）

GC和HPLC色谱柱以及高压的管道如何安全？他们什么时候会破裂

CSD全球技术支持技术经理Norbert Reuter，荷兰米德尔堡

介绍

看到气体和液相色谱的趋势 - 可以得出结论，色谱师的救赎是基于压力的，越好。

在气相色谱法中，我们使用持续的内部直径，因此在载气系统中使用更高的压力来达到最佳的流量/线性速度。在0.10 mm ID列中，最多10至15 bar（145至220 psi）的压力正常。对于供应燃气管线，也可能更高。在钢制成气管管道的地方，柱主要由熔融二氧化硅制成。

在液相色谱法中，随着超高性能LC技术的出现，工作压力可以达到1000 bar（14500 PSI）或更多。

看来“我的（GC和HPLC）圆柱​​有多安全，并且在高压下爆裂？”是一个有效的问题。

坚硬的材料

将钣金与玻璃板或塑料板和我们的家庭经历进行比较，表明材料的韧性有所不同。玻璃很容易断裂，我们将塑料箔拉伸直到破裂，但是钢或其他金属箔却坚固。

与这种韧性相关的物理特性是（终极）拉伸强度。Wikipedia定义是：“材料在受到张力，压缩或剪切的影响时可以承受的最大应力。这是应力应变曲线上的最大应力”。

从上面的观察结果来看，钢的拉伸强度必须大于塑料或玻璃的拉伸强度。

材料	最终的拉伸强度
	[MPA]	[PSI]
PTFE/TEFLON	17.5	2540
融合二氧化硅	48.3	7005
玻璃	50.0	7250
窥视	90.0	13050
镍	140	20300
铜	210	30250
不锈钢316	534	77450

表1：某些材料的终极拉伸强度

影响韧性的另一个因素是材料的厚度 - 薄玻璃板很容易断裂，但是6毫米厚的板需要很大的压力才能破裂。在我们的色谱示例中，这转化为管道的壁厚 - 墙壁越薄，爆裂越容易。

估计管道的最大允许工作压力

有两个可能的压力。最大允许的工作压力（MAWP），这是与之合作的安全压力，没有破裂或破裂的可能性。而且有爆发压力；这个名字代表自己。通常假设两者之间假设一个因子4（四）。如果将最大允许的工作压力倍增，则会获得材料色谱应用区域温度的爆发压力。估计基于Barlow的公式：

pmawp=（od -id）/od·σUTS/sf = 2 dw/od·σUTS/sf	id =管道的内径 OD =管道的外径 DW =管道的壁厚 σUTS=终极拉伸强度 SF =安全系数（1对于爆发压力，4个）
爆发压力取决于壁厚和管道的直径。直径越大，墙壁越细，破裂管道所需的压力就越小。薄壁意味着接近1.0的ID/OD比。管道材料的拉伸强度也起作用。塑料管会在金属管燃烧之前破裂。在金属中，软铜在强钢之前会破裂。 因素（OD -ID）/OD也可以表示为1- ID/OD，这是1个减去管道内部直径和外部直径之间的比率。

融合二氧化硅管（无聚酰亚胺层，安全系数= 4）的最大允许工作压力（MAWP）

金属管（FS作为参考）的最大允许工作压力（MAWP），安全系数= 4

外径		内径	ID/OD比率
[毫米]	[英寸]	[毫米]
0.80	1/32	0.50	0.625
1.60	1/16	0.15	0.094
1.60	1/16	0.25	0.156
1.60	1/16	0.50	0.313
1.60	1/16	0.75	0.469
1.60	1/16	1.00	0.625
3.18	1/8	2.00	0.629
3.18	1/8	2.10	0.660
6.35	1/4	4.30	0.677
6.35	1/4	4.40	0.693

表2：金属柱的典型尺寸

结论

这些计算表明了为什么柱制造商在特殊的高压硬件中提供其超强型LC柱，包装周围有厚厚的钢墙。

在气相色谱法中，即使是0.53毫米ID融合的二氧化硅油管也可以安全使用30 bar（430 psig），但它会在120 bar（1750 psig）上破裂。这些压力只能在气缸和柱之间没有压力调节器的情况下实现，因此GC柱可安全使用。

资源

附加了HTML文件。该文件是MAWP计算器，并在每个浏览器中运行。