Микроутечки в сварных швах коллекторов в дата-центре

Расположение коллектора в системе

Рабочие нагрузки ИИ превратили жидкостное охлаждение из опции в необходимость, поскольку воздух перестал справляться с отводом тепла от плотной стойки. Коллектор из нержавеющей стали представляет собой кровеносную систему этой схемы. Он забирает хладагент из установки и распределяет его — с правильным расходом и правильным давлением — по каждому компоненту, которому это необходимо.

Этот заказчик управляет дата-центрами в Дубае и развертывает крупномасштабные вычислительные кластеры ИИ. Их проблема заключалась не в проектном решении по охлаждению, а в том, из каких комплектующих это можно было построить.

Откуда берутся микроутечки в сварных швах коллекторов

Коллектор жидкостного охлаждения состоит из десятков или сотен сварных швов, и каждый из них представляет собой потенциальное место возникновения утечки. Тонкостенная нержавеющая труба не прощает ошибок в этом деле. Задержите дугу на мгновение дольше — и получите прожиг. Выполняйте работу без надлежащего поддува — и внутренняя поверхность соединения окислится и почернеет. Кроме того, ручная работа варьируется от стыка к стыку, независимо от того, у кого в руках горелка.

То, что получал заказчик до этого, демонстрировало все эти проблемы. Прожиги. Почерневшие внутренние стенки. Оставшийся внутри магистрали шлак, который впоследствии мог перемещаться вместе с хладагентом. Пористость и непровары в стыках.

Самое опасное заключается в том, что почти ничто из этого не течет в день поставки. Изделие проходит испытание на удержание давления и отгружается. Затем термоциклирование и колебания давления изо дня в день воздействуют на дефект, пока микроскопическое несовершенство не превратится в утечку. За этим следует медленная потеря хладагента, в результате чего эффективность рассеивания тепла незаметно снижается до того, как кто-либо получит предупреждение. Затем хладагент попадает на электронику, что в помещении, полном графических процессоров, уже не является рядовой заявкой на техобслуживание.

Поэтому спецификация требовала не просто герметичный при поставке коллектор, а коллектор, остающийся герметичным на третий год эксплуатации.

Что мы поставили

Стабильные сварные швы и метод контроля, способный обнаружить то, что не видит манометр.

Соединения выполняются методом полностью автоматической орбитальной TIG-сварки и прецизионной лазерной сварки. Орбитальная головка поддерживает одинаковые параметры по всей окружности трубы. Сварной шов в конце окружности идентичен шву в ее начале. При контролируемом поддуве внутренняя поверхность получается гладкой и чистой, без окалины. Прожиги, пористость и непровары здесь не столько выявляются при инспекции, сколько предотвращаются в процессе.

В дополнение к этому технологический процесс строго регламентирован и соблюдается: основной материал, присадка, защитный газ, поддув, параметры. Импровизация — вот что делало предыдущие коллекторы заказчика нестабильными, и стандартизированный процесс устраняет ее в первую очередь.

Затем каждый коллектор проходит испытание на герметичность методом масс-спектрометрического гелиевого течеискания перед отгрузкой. Гелий позволяет фиксировать скорость утечки на порядки ниже всего, что может обнаружить тест на падение давления. Он находит дефекты, которые могли бы стать утечкой в следующем году, пока они еще не представляют собой вообще ничего. Труба проверяется на толщину стенки до того, как начнется сварка, а готовая сборка проходит испытания под давлением наряду с проверкой гелием.

Что изменилось

Поставленные коллекторы работают непрерывно без утечек и аномалий давления, а внеплановые простои из-за утечек, с которыми сталкивался заказчик, прекратились.

Впоследствии аналогичная конструкция была отправлена североамериканскому оператору. Это более ценный результат из двух: успех был достигнут благодаря отлаженному процессу, а не удачной партии.

Почему они обратились к нам

Все вышеперечисленное зависит от контроля на источнике, поэтому именно туда направляются основные усилия. Нержавеющая сталь поступает с отчетом об инспекции, охватывающим химический состав, механические свойства и состояние поверхности, и эти данные проверяются, а не принимаются на веру.

Производственный потенциал сосредоточен на собственном предприятии и охватывает всю цепочку выполнения заказа. Выбор материалов, разработка процесса сварки, контроль кислорода внутри трубы во время сварки и гелиевая масс-спектрометрия на выходе. Внутренняя поверхность, к которой мы стремимся, должна быть зеркально чистой, неокисленной и свободной от шлака. Это делается не ради внешнего вида. Окисленная внутренняя стенка со следами шлака является одновременно источником загрязнения хладагента и очагом возникновения коррозии.

Нулевая утечка — сложное обещание для выполнения. Уверенность в нем подкрепляется тем, что здесь никто не подписывает документы на коллектор лишь на том основании, что он прошел сегодняшнюю проверку.