真空檢漏技術

真空檢漏技術

一個真空系統,經相當長時間抽氣之後,仍然達不到預期的真空度,可能的原因有:抽氣情況不良,即抽氣系統本身的問題。放氣,即真空系統或容器內部存在氣體或氣源。漏氣,即真空系統或被抽容器存在漏孔或縫隙。至於漏氣是檢漏技術所要解決的問題,即準確檢出漏孔並加以修補。常規檢漏內容包括:用適當的方法判斷真空系統中漏氣問題是否存在。確定漏氣率。找出泄漏部位,以便修補堵漏。

基本介紹

  • 中文名:真空檢漏技術
  • 直線A:壓強不隨時間變化
  • 直線B:壓強開始上升很快
  • 直線C:是一斜率為ΔP/Δt的直線
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漏氣判定

如何判斷真空系統是否存在漏氣,通常採用靜態升壓法,即把容器抽到一定壓強後,關閉閥門將被抽容器與泵隔開,若容器漏氣或材料放氣,容器中的壓強將隨時間而上升。用真空計每隔一定時間計量一次容器中的壓強,可得出壓強/時間曲線。由於容器的漏氣與出氣情況不同,其曲線也不同
1.直線A
壓強不隨時間變化,說明系統即不漏氣,也不放氣。真空度上不去的原因是泵工作不良。
2.直線B
壓強開始上升很快,而後上升速度漸漸減慢而趨於平衡,這說明容器沒有漏氣。真空度上不去的原因主要是放氣的影響。因為放氣速率隨壓強的升高和時間的延長而降低,故曲線漸趨向於平衡。
3.直線C
是一斜率為ΔP/Δt的直線。這說明只有漏氣而沒有放氣。
4.曲線D
開始壓強上升較快,而後漸漸減慢,最後變成斜率為ΔP/Δt的直線。這說明容器即有放氣也有漏氣。曲線D可以認為是B和C的疊加。如果出現曲線C和D的情況,則判定系統有漏氣。

表示方法

有漏氣必有漏孔,真空技術中通常指的漏孔是非常微小的,其截面形狀各不相同,漏氣路徑也各式各樣。漏孔常出現在焊縫搭頭、應力集中、彎折、拆卸等部位,一般是由於焊接、表面不清潔、工藝規範不當、結構不合理、安裝不仔細等原因造成。
漏孔的幾何尺寸很小,肉眼不能察覺,加之漏氣路徑各式各樣,截面形狀又很複雜,所以漏孔的大小極難用其幾何尺寸來度量,在真空技術中漏孔的大小有專門的表示。
由氣體定律PV=M Rt/μ可知,當溫度一定時,氣體的質量M可以用氣體的壓強和體積的乘積PV(即氣體量)來表示,而PV又是容易測量的,所以漏孔的大小可以用單位時間漏入系統的氣體量(PV)來表示,亦稱漏率。其物理意義為壓強×體積/時間。漏率的國際單位為“瓦特”(W)或帕·立方米/秒(Pa·m3/s)。
漏孔的漏率也就是通過漏孔的氣體流量,這個氣體流量受環境溫度、漏孔兩端的壓差和氣體種類等因素的影響。因此為了客觀地反映漏孔的大小,就必須考慮到上述三個因素。一般為了設計、計算和運用方便起見,將漏孔的漏率定義為:在環境溫度23℃條件下,漏孔的一端為一個標準大氣壓,而另一端為真空狀態時,單位時間內流過漏孔的空氣的氣體量。

最大估算

一個真空系統(或容器)要求做到絕對不漏氣是不現實的,也是沒有必要的,所以就要根據真空系統實際套用的具體條件,對漏率指標提出合理的要求,只要漏孔的漏率已足夠小,使得平衡壓強低於真空系統工作所需的壓強,這些漏孔就是允許的。真空系統正常工作所能允許的做大漏氣量,稱最大允許漏率,簡稱允許漏率。此值不僅是設計真空系統的一項主要指標,也是檢漏的依據。
如果已知允許的總氣載,而沒有具體指明究竟有多大,那么,在設計合理的前提下。最大允許漏率Q漏=0.1Q總,不同真空系統所允許的總漏率也不同。
1.動態系統
即邊抽邊工作的真空系統。通常的真空泵、真空設備都屬於這一類。這種系統是利用一定抽速的泵來獲得和維持真空,即使系統存在較大的漏孔也可以達到所要求的真空度,因此對氣密性和放氣的要求相應降低。顯然,這種系統一旦與泵隔開,真空度會急劇下降。對於這種系統,容許的最大氣載可以用氣體流量恆定關係來獲得。
當系統達到動態平衡時,單位時間進入系統空間的氣量必然等於被泵抽走的氣量。此時的平衡壓強就是系統所能達到的極限壓強P0,即Q=S有效·P,其中Q=Q放+Q漏。因此,所允許的最大氣載Q總≤S有效·P。在結構材料合理的情況下,一般取Q漏0.1Q總≤0.1S有效·P。又因為S有效=(SP·C)(/SP+C),式中SP、C分別為泵的抽速和導管的流導。將其代入計算得:Q漏≤[0.1P(0SP·C)](/SP+C)。
2.靜態系統
密封容器達到一定真空度後與真空泵隔開。通常的電真空器件、真空容器都屬於該類系統。
設器件封離真空系統的壓強為P0,器件能夠正常工作的最高壓強為Pt,器件能保存和正常工作的時間為(t使用壽命)。那么,所允許的總氣載(漏氣和放氣)是:Q總≤([Pt-P0)V]/t,其中V表示器件的體積。所允許的最大漏率為:Q漏=0.1Q總≤[0.1V(PtP0)]/t。

檢漏方法

由於真空系統的多樣性,因此檢漏方法也各式各樣,專業廠家也設計製造了許多專門用於檢漏的儀器(檢漏儀)。
1.對檢漏方法的一般要求
(1)檢漏靈敏度高,可以檢出很小的漏孔;
(2)反應時間短,可以提高工作效率;
(3)能定位、定量,即不僅能夠找出漏孔的位置,還能確定漏率的大小,以便確定是否合乎質量要求;
(4)能無損檢漏,不使被檢設備受到損壞和污染;
(5)穩定性好,即保證足夠長時間內靈敏度穩定可靠;
(6)所用“示漏氣體”在空氣中含量低、無毒、不腐蝕零件;
(7)檢漏範圍大,從大漏孔到小漏孔都能檢測,以減少檢漏設備的數量和費用;
(8)檢漏時應潔淨無油,滿足一些特殊要求。
2.選擇檢漏方法的原則
(1)主要根據被檢漏設備的允許漏率為依據,由於一個設備的允許漏率是很多漏孔漏率的綜合,為找到一個單個漏孔,所選擇的檢漏方法的檢漏靈敏度就要高於允許漏率1~2個數量級。如一個設備的允許漏率為10-11W,而必須選用的檢漏靈敏度為10-12~10-13W;
(2)根據具體被檢對象,所用方法簡便易行、經濟實用。
3.檢漏方法的分類
按被檢容器所處的狀態可分為兩大類,即加壓檢漏法和真空檢漏法。
(1)加壓檢漏法。在被檢容器內充入一定壓力的氣體(稱試驗氣體或者探漏氣體)或液體,當容器上存在漏孔時,氣體(或液體)便從漏孔中逸出,從哪裡逸出,逸出量的多少等,就可判斷有無漏孔存在、漏孔位置和大小。屬於此類檢漏方法有:
水壓法:將清潔的水壓入被檢容器中,一般水壓在2~3個大氣壓左右,觀察容器外壁有無水珠出現,根據水珠出現的位置大小和快慢,來確定漏孔位置和估計漏氣量的大小。
氣壓法:將試驗氣體(空氣或其他氣體)壓入被檢容器,在外面檢查有無氣體逸出,具體方法有:聲響、火焰、氣泡指示法(水槽法、皂膜法);氨檢漏法;鹵素檢漏儀和氨質譜儀吸嘴法和放射性同位素法。其中鹵素檢漏法是,金屬鉑在高溫(常用850~950℃)下產生正離子發射(主要是鹼金屬離子),這種發射遇到鹵素氣體時急劇增加,依據這個現象可以製成一種檢漏儀器,即鹵素檢漏儀。
鉑的離子發射現象被設定在一個探頭中,探頭是一支二極電子管結構,加熱絲、陽極及不鏽鋼陰極組成一間熱式二極體,後部安裝吸氣風扇,使用時不斷吸進氣體,工作時二極體的陽極由燈絲加熱到850~950℃,陰極對陽極加有250V負電壓並收集正離子,離子電流由電子電路放大後,用儀表指示,考慮到檢漏時無暇觀察儀表指示,儀表還設有揚聲器,當探
出漏孔時,儀器便發出聲音。
示漏氣體多用氯的鹵化物,如氟利昂、氯仿、四氯化碳等,其中以氟利昂無毒、不可燃、蒸汽壓力高、靈敏度高被廣泛套用。檢漏時,鹵素氣體充於被檢件內,用外探頭在外部
尋找漏孔。這種方法可檢出10-9 Pa·m3/s的漏孔,工業產品一般為10-6~10-7Pa·m3/s。
(2)真空檢漏法。將被檢容器內部抽空後,再把試驗物質施於容器外表可疑位置。如有漏孔,試驗物質便通過漏孔
進入容器,通過一些方法或儀器指示出來,從而可判斷出漏孔的位置和大小。屬於此類的方法有:靜態升壓法;放電管法;真空計法;氫-鈀法;離子泵法;高頻火花檢漏法;鹵素檢漏法;質譜檢漏法。其中離子泵檢漏法是,濺射離子泵的離子流大小可反映真空系統真空度的高低,因此,類似於電離真空計的方法,用離子泵的電流指示可對系統或被抽容器進行檢漏。這也是一種既簡單又靈敏的檢漏方法。

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實用真空檢漏技術
內容簡介
本書是作者在幾十年的真空檢漏技術工程經驗以及培訓教學基礎上,結合近幾年出現的新技術、新成果綜合編寫成的。內容豐富、技術先進。
真空檢漏技術
全書共分7章,其中包括:檢漏的一般概念、檢漏的真空基礎、常用的檢漏方法、標準漏孔及其校準等。重點介紹了氦質譜檢漏儀法和四極質譜計檢漏法,並給出了套用實例。
本書主要為廣大真空檢漏技術人員提供服務,亦可作為真空檢漏培訓班教材使用,並為大專院校師生提供重要參考。
圖書目錄
第1章 檢漏的一般概念
1檢漏技術的地位和套用
2檢漏技術的主要術語
3壓力與漏率關係
3.1動態真空
3.2靜態真空
1.4檢漏的任務
1.41真空抽不好的原因
1.42不能保持壓力的原因
1.43檢漏的任務

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