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不管是真空設(shè)備或容器還是壓力設(shè)備，都存在泄漏問(wèn)題。大量事實(shí)表明，設(shè)備發(fā)生泄漏后，就會(huì)使產(chǎn)品性能變壞、使用壽命縮短，造成能源及資金浪費(fèi)。設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重泄漏后，還會(huì)污染周圍環(huán)境，甚至引發(fā)意外災(zāi)禍，危及生命安全。但是不同設(shè)備的功能不一樣，泄漏的大小、部位和泄漏的物質(zhì)不一樣，泄漏所帶來(lái)的危害程度和危害表現(xiàn)也就不一樣，因此，不同設(shè)備對(duì)泄漏的要求也就有較大的差異。

 

值得指出的是，任何設(shè)備即使設(shè)計(jì)、加工和安裝都非常滿意，也不可能做到絕對(duì)不漏。嚴(yán)格地講，漏是絕對(duì)的，不漏是相對(duì)的，絕對(duì)不漏是不存在的。通常所說(shuō)的"不漏"是相對(duì)允許漏率而言的，是指設(shè)備上存在的漏孔的漏率遠(yuǎn)小于設(shè)備允許漏率而言的。某設(shè)備的漏率值雖然較大，但如果它不超過(guò)該設(shè)備的允許漏率值，就可以說(shuō)該設(shè)備是不漏的。相反，即使某設(shè)備的漏率值很小，但如果它超過(guò)了該設(shè)備的允許漏率值，仍然可以說(shuō)該設(shè)備是漏的。

 

判斷設(shè)備是否有漏，找出漏孔位置并測(cè)量漏率大小的工作就是泄漏檢測(cè)工作，簡(jiǎn)稱檢漏。

 

1、泄漏的危害性

 

泄漏的危害性主要表現(xiàn)在以下幾方面。

 

(1)使真空設(shè)備或電真空器件的壓力上升

 

真空設(shè)備和電真空器件要求在一定的壓力下工作，因此必須預(yù)先將真空設(shè)備和電真空器件預(yù)抽到相應(yīng)的或更低的壓力。一般真空設(shè)備本身都有真空系統(tǒng)，設(shè)備工作時(shí)真空系統(tǒng)仍然對(duì)其抽氣，因此微小的泄漏般不會(huì)影響其工作壓力，但是比較大的泄漏可能會(huì)破壞設(shè)備的工作壓力，干擾甚至破壞設(shè)備的正常工作。如加速器真空度的破壞，將損失粒子的能量;鍍膜機(jī)真空度的破壞，將影響膜層質(zhì)量。對(duì)于電真空器件來(lái)說(shuō)，先用相應(yīng)的真空系統(tǒng)將它抽到一定壓力后便將它與真空系統(tǒng)隔離，封死。如果器件有漏，密閉器件中的壓力將隨時(shí)間上升。漏孔越大，內(nèi)腔體積越小，器件中的壓力上升速度就越快。由于電真空器件的體積一般是很小的，因此微小的漏孔也將很快使器件內(nèi)的工作壓力破壞，甚至燒壞燈絲使器件元法工作。

 

(2)使壓力設(shè)備內(nèi)部的壓力下降

 

許多設(shè)備要求在一定的氣體和壓力下工作，如衛(wèi)星用應(yīng)答機(jī)，為了保證機(jī)內(nèi)半導(dǎo)體器件很好地散熱，器件必須在大氣條件下工作，因此應(yīng)答機(jī)要用一個(gè)有氣密要求的外殼將大氣封存起來(lái);驅(qū)動(dòng)闊門的氣路則要求較高的工作壓力，否則閥門無(wú)法驅(qū)動(dòng)和密封;供宇航員工作和生活的軌道艙和返回艙，不僅要求保持大氣壓力，而且要求空氣不受污染。然而，由于世漏現(xiàn)象的存在，就會(huì)使這些儀器設(shè)備或艙體的工作壓力降低，破壞了它們正常工作的條件，甚至危及宇航員的生命。例如，1970年6月30日，前蘇聯(lián)"聯(lián)盟口"號(hào)飛船完成空間任務(wù)后，按照預(yù)定程序?qū)嵤┓祷?，在再人大氣層?zhǔn)備拋掉服務(wù)艙時(shí)，由于u個(gè)螺栓爆炸裝置異常地同時(shí)點(diǎn)火，產(chǎn)生了較大的沖擊，將飛船座艙中的一個(gè)壓力閥門震開(kāi)，幾秒鐘后座艙內(nèi)空氣漏光，使3名宇航員因血液大量蒸發(fā)而死亡。

 

(3)使儲(chǔ)存的高壓氣體或燃料損失

 

航天器姿控系統(tǒng)的氣瓶和貯罐一旦發(fā)生泄漏，會(huì)造成后期用氣和燃料的不足，使航天器的姿態(tài)不能很好調(diào)控，輕則影響航天器的功能和壽命，重則使航天器因失控而失效。儲(chǔ)存高壓氣體或燃料的氣瓶和貯罐如果有漏，大量的氣體或燃料將會(huì)白白損耗掉，從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生燃燒爆炸事故。例如，1986年1月28日，美國(guó)"挑戰(zhàn)者"號(hào)航天飛機(jī)升空后，由于固體助推器下殼體接頭的"0"型密封圈失效、燃料外泄起火，燒斷固體助推器與外掛貯箱的下端連接柱，使助推器晃動(dòng)撞壞貯箱，造成推進(jìn)劑大量外泄燃燒，最終導(dǎo)致航天飛機(jī)爆炸并墜人大海。這次爆炸是世界載人航天史上最大的空難事故，不但使η億美元的航天飛機(jī)化為灰燼，而且使7名宇航員全部遇難，美國(guó)航天飛行計(jì)劃也因此推遲了兩年，總經(jīng)濟(jì)損失達(dá)20多億美元.

 

(4)對(duì)器件內(nèi)部氣氛造成污染

 

有些微電子器件不僅要求在一定的壓力下工作，而且只允許在某些氣體環(huán)境下工作，因此其內(nèi)部一般要充人一定壓力的保護(hù)性氣體。然而，由于漏孔存在，外部環(huán)境中的有害氣體(如水蒸氣)也可能通過(guò)漏孔進(jìn)人到器件內(nèi)部，使器件內(nèi)部氣體成分發(fā)生改變，造成污染，可能引起器件內(nèi)部出現(xiàn)引線腐蝕、短路及電絕緣破壞等現(xiàn)象，使器件不能正常工作甚至失效。

 

(5)污染大氣環(huán)境

 

裝有易燃、易爆、有毒、放射性及其他有害人們身體健康的物質(zhì)的貯罐一旦有漏，這些有害物質(zhì)便進(jìn)人周圍大氣環(huán)境中，對(duì)大氣環(huán)境造成污染，影響人們的身體健康。有些易燃、易爆物質(zhì)的泄漏，還可能產(chǎn)生燃燒和爆炸，危及人們的生命安全。

 

2、容易產(chǎn)生泄漏的部位及原因

 

造成設(shè)備世漏的原因很多:有設(shè)計(jì)方面的原因，如材料選擇不合適，密封結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)不好，與工作壓力、溫度、介質(zhì)特性、環(huán)境條件不相適應(yīng)，沒(méi)有注意防腐和均壓、疏導(dǎo)措施等;有制造方面的原因，如密封面的加工精度和表面粗糙度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，加工方法或加工工序不對(duì)等;有設(shè)備安裝方面的原因，如裝配工藝混亂，安裝技術(shù)不好，刮研和擰緊螺栓沒(méi)遵守技術(shù)規(guī)程等;有密封元件和材料選用不當(dāng)方面的原因；也有操作維護(hù)方面的原因。由于產(chǎn)生泄漏的原因是多種多樣的，而且各個(gè)原因中又包含多個(gè)影響因素，有時(shí)互相交叉，比較復(fù)雜，因此設(shè)備出現(xiàn)泄漏的原因及泄漏的位置隨機(jī)性較大，要作認(rèn)真的分析。經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結(jié)，設(shè)備容易出現(xiàn)泄漏的部位及其主要原因如下:

 

(1)法蘭及各種接頭的密封面

 

法蘭及各種接頭的密封部位，一般采用橡膠、聚四氟乙烯或金屬作密封墊圈，由于經(jīng)常拆卸，可能使密封墊圈及金屬密封表面出現(xiàn)劃傷、夾渣、壓得不緊或橡皮墊圈老化而出現(xiàn)裂紋或失去彈性，因而容易產(chǎn)生泄漏。

 

(2)動(dòng)密封部位

 

在旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的動(dòng)密封中，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，使密封墊圄磨損，加之潤(rùn)滑油對(duì)墊圈的浸蝕，使墊圈老化變質(zhì)，其密封性能變差。轉(zhuǎn)軸表面劃傷或者密封圈的壓緊裝置松動(dòng)，也都容易產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。

 

(3)焊縫特別是焊縫搭頭和焊縫交叉部位

 

由于焊接工藝不合適、環(huán)境濕度太大、焊接人員受情緒的影響等都可能使焊接質(zhì)量下降，出現(xiàn)過(guò)火、欠火、夾渣、氣泡等現(xiàn)象，使焊縫容易漏氣。特別是焊縫起弧、收弧、接頭和交叉部位，由于溫度控制不好，容易出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生泄漏。

 

(4)不匹配封接處

 

像容器上作電源引入用的可伐接頭和芯柱都是將兩種以上不同材料封接在一起的，這些材料由于其體脹系數(shù)不一樣，封接后材料之間可能會(huì)出現(xiàn)間隙或裂紋，特別當(dāng)這些部位承受較高或較低溫度和高、低溫度沖擊時(shí)更容易產(chǎn)生泄漏。

 

(5)出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位

 

設(shè)備的某些部位，如薄壁管的冷彎處由于存在應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。

 

(6)經(jīng)多次補(bǔ)焊的部位

 

在加工過(guò)程中，由于漏、焊縫質(zhì)量問(wèn)題或其他原因，使器壁材料經(jīng)多次補(bǔ)焊后變得疏脆，容易出現(xiàn)裂紋。所以對(duì)材料的補(bǔ)焊次數(shù)均有限定。

 

(7)受高、低溫沖擊的部位

 

設(shè)備工作中，反復(fù)受到高、低溫沖擊的部位，由于多次熱脹冷縮而出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。

 

(8)焊接后又經(jīng)機(jī)械加工的部位

 

某些焊縫內(nèi)部存在夾渣、孔洞等缺陷，但還未穿透，經(jīng)切削加工后可能成為通孔而產(chǎn)生世漏。因此一般規(guī)定，經(jīng)檢漏合格的焊縫不允許再進(jìn)行機(jī)械加工。

 

(9)長(zhǎng)期遭受某些氣、液腐蝕的部位

 

設(shè)備的某些部位如果長(zhǎng)期遭受某些腐蝕性氣體或液體物質(zhì)的腐蝕，就會(huì)使器壁變薄，直至蝕通或斷裂。

 

在工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，對(duì)于設(shè)備泄漏的防治工作就顯得更加重要。泄漏防治要抓住"查、治、管"三個(gè)環(huán)節(jié)。所謂"查"就是采用合適的靈敏的檢漏方法測(cè)量出泄漏量的大小并將泄漏的部位找出來(lái)，這就是檢漏工作。所謂"治"就是針對(duì)影響設(shè)備泄漏的因素，從預(yù)防人手，防治結(jié)合，進(jìn)行綜合性的治理。所謂"管"就是加強(qiáng)泄漏防治工作的質(zhì)量管理。必須指出的是，本書內(nèi)容只涉及檢漏工作方面。就泄漏介質(zhì)而言，本書只討論氣體的泄漏。

 

3、漏率及其單位

 

表示漏孔大小的最直觀的方法是漏孔的幾何尺寸，但是，漏孔是極其微小的，且實(shí)際漏孔的截面形狀極不規(guī)則，漏氣路徑又各式各樣，因此，漏孔的幾何尺寸是難以測(cè)量的。實(shí)際上，漏孔的大小一般是用漏率來(lái)表示的。所謂漏孔的漏率，就是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)漏孔的物質(zhì)的質(zhì)量或分子數(shù)。

氣體漏孔的漏率一般用單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)漏孔的氣體量來(lái)表示。由下式表示：

 

漏率常用單位為Pa·m³/s。

 

泄漏的檢測(cè)方法

 

1、泄漏檢測(cè)工作的內(nèi)容

 

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)設(shè)備氣密性的要求越來(lái)越高。因此，除了設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中應(yīng)采取有效措施防止泄漏隱患外，在設(shè)備的生產(chǎn)、組裝、調(diào)試及使用過(guò)程中，還要運(yùn)用有效的泄漏檢測(cè)手段，將不允許存在的漏孔找出來(lái)，以便進(jìn)行修補(bǔ)。

 

泄漏檢測(cè)工作包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容:

 

1）泄漏判斷。用適當(dāng)?shù)姆椒ㄑ杆倥袛嘣O(shè)備是否存在泄漏。

 

2）漏孔定量。測(cè)定設(shè)備的總漏率， 確定它是否在允許漏率范圍之內(nèi)。

 

3）漏孔定位。選擇合適的檢漏方法找出漏孔的確切位置。

 

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出，只有當(dāng)設(shè)備的總漏率超出允許漏率值時(shí)才進(jìn)行漏孔定位工作。設(shè)備上雖有漏孔，但其總漏率并沒(méi)有超出設(shè)計(jì)規(guī)定的允許漏率值，一般便不必再進(jìn)行漏孔的定位，即找漏工作。然而在有些情況下，設(shè)計(jì)文件不但規(guī)定了設(shè)備總漏率的允許值，還規(guī)定了設(shè)備上單個(gè)漏孔漏率的允許值。此時(shí)，即使總漏率達(dá)到了要求，仍然要求找出每個(gè)漏孔的位置，并測(cè)定出每個(gè)漏孔的漏率，以便確定單個(gè)漏孔的漏率是否在允許范圍之內(nèi)。

 

設(shè)備檢漏方法運(yùn)用的成功與否及其經(jīng)濟(jì)性首先取決于良好的設(shè)計(jì)，其次才取決于檢漏程序、所選用的方法及操作的正確性。因此檢漏工作應(yīng)該從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始， 并貫穿于設(shè)備生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和使用的各個(gè)階段。

 

1）在設(shè)備的設(shè)計(jì)階段， 泄漏檢測(cè)人員除了協(xié)助設(shè)計(jì)人員合理提出允許漏率值外， 還要向設(shè)計(jì)人員了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料、焊接及密封形式、敷層、連接件、技術(shù)要求等設(shè)計(jì)方面的信息，并從檢漏角度提出對(duì)設(shè)計(jì)的要求，如消除或減少雙面焊縫之間、多層墊圄之間等一切使反應(yīng)時(shí)間增加的"寄生體積'氣不要采用連續(xù)雙面焊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)能與檢漏儀器、充壓系統(tǒng)或抽氣系統(tǒng)方便連接的檢漏接頭，盡量減少總裝后無(wú)法檢查的焊縫，不要采用鑄件等。針對(duì)設(shè)計(jì)提出的漏率指標(biāo)，擬定零部件及總體的檢漏方案、程序，并設(shè)計(jì)出檢漏中所需的工裝和附件(如檢漏盒、盲板、接頭等)。

 

2）在設(shè)備的加工階段， 泄漏檢測(cè)人員要向生產(chǎn)單位了解加工工藝及加工工序， 并從檢漏角度提出對(duì)加工工藝及加工工序的要求。加工過(guò)程中要根據(jù)加工工序與焊接師傅緊密配合，及時(shí)地對(duì)各種零部件，特別是制造完畢后無(wú)法接觸或修理的部件(如冷阱內(nèi)膽)的焊縫進(jìn)行嚴(yán)格檢漏，不合格的要求重焊或補(bǔ)焊，重焊或補(bǔ)焊后要重新檢漏，符合要求后才允許進(jìn)行下一工序。這些對(duì)于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)備來(lái)說(shuō)尤為重要。它直接影響到總裝后總體檢漏工作的成敗與速度，不可忽視。

 

3）在設(shè)備的安裝、調(diào)試階段，主要檢查連接部位的密封性。泄漏檢測(cè)人員要根據(jù)安裝的順序一步一步有計(jì)劃地進(jìn)行檢漏。條件允許的話，最好是每安裝一個(gè)零部件便對(duì)其有密封要求的連接部位進(jìn)行一次檢漏，達(dá)到要求后再安裝下一個(gè)零部件。要避免圖一時(shí)痛快將所有零部件裝完后再進(jìn)行檢漏，這樣會(huì)給總體檢漏工作帶來(lái)極大的困難，因?yàn)樵谶@種情況下除了懷疑部位太多外，有些連接部位可能難以實(shí)現(xiàn)檢漏。調(diào)試過(guò)程中，一般先進(jìn)行總漏率測(cè)試，以便確定總漏率是否在允許范圍之內(nèi)。如果超出允許漏率范圍，檢漏人員應(yīng)選用最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行找漏。

 

4）在設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)或使用階段，由于機(jī)械振動(dòng)造成連接部位松動(dòng)，經(jīng)常拆卸的密封部位或轉(zhuǎn)動(dòng)密封部位出現(xiàn)密封圈的劃傷、損壞、磨損，某些部位由于冷熱沖擊而疲勞，由于應(yīng)力而破裂， 某些部位受工作液的腐蝕而破損， 某些曾被油、水蒸汽及其他臟物堵塞的漏孔的疏通等，這些都會(huì)使設(shè)備出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。泄漏檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)備的使用情況、故障現(xiàn)象來(lái)分析故障原因，判斷漏氣的可能位置， 然后采取相應(yīng)的檢漏手段找出漏氣位置， 使設(shè)備盡快恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

2、 泄漏檢測(cè)方法的分類

 

泄漏檢測(cè)的方法很多，它們的原理、使用條件和適應(yīng)范圍等既有相同之處，又有許多不同之處， 縱橫交錯(cuò)很難嚴(yán)格加以分類。習(xí)慣上按泄漏檢測(cè)時(shí)被檢件內(nèi)部所處的狀態(tài)將泄漏檢測(cè)方法分為兩類。

 

(1)加壓檢漏法

 

將被檢件內(nèi)部充以比外部壓力更高的示漏氣體，在被檢件外面用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ袛嘤袩o(wú)示蹤氣體漏出、從哪里漏出、漏出量多少等，進(jìn)而判斷被檢件有無(wú)漏孔，漏孔的位置和大小。屬于這類方法的有壓降法、氣泡法、鹵素檢漏儀外探頭法、鹵素噴燈法、加壓滲透法、聲波法、紅外線熱圖像法、稱質(zhì)量法、放射性同位素法及氮質(zhì)譜吸槍法等。當(dāng)外部壓力環(huán)境為大氣時(shí)的加壓檢漏法叫正壓檢漏法。 
 

（2) 真空檢漏法 

 

被檢件內(nèi)部抽成真空后，將示漏氣體施于被檢件外部，如果被檢件器壁上有漏，示漏氣體通過(guò)漏孔進(jìn)人被檢件內(nèi)部，利用某種方法將漏進(jìn)的示漏氣體檢測(cè)出來(lái)，從而判斷出漏孔的位置和大小。屬于這種方法的有靜態(tài)升壓法、放電管法、鹵素檢漏儀內(nèi)探頭法、各類真空計(jì)法、離子泵檢漏法、氮質(zhì)譜噴吹和氮罩檢漏法等。

 

還有一些方法不好歸屬于上述兩類之中，如熒光滲透法、背壓法等。

 

各種泄漏檢測(cè)方法的特點(diǎn)、現(xiàn)象、檢漏設(shè)備及最小可檢漏率見(jiàn)表1和表2。

 

表1 加壓檢漏法

 表2 真空檢漏法

3、泄漏檢測(cè)方法的選擇

 

泄漏檢測(cè)的方法很多，且各有特點(diǎn)和使用范圍，究竟選用哪種方法，要視被檢件的結(jié)構(gòu)、材料、耐壓程度，所要求的檢漏靈敏度，現(xiàn)有人員、設(shè)備、示漏氣體等條件及經(jīng)費(fèi)等具體情況而定。選擇檢漏方法時(shí)應(yīng)遵守下述原則:

 

1）所選方法應(yīng)能滿足檢漏靈敏度要求。一般規(guī)定，選擇的檢漏方法的靈敏度應(yīng)比要求的檢漏靈敏度高5~10倍。

 

2）所選方法的反應(yīng)時(shí)間要短， 能滿足檢漏速度要求。

 

3）所選方法的費(fèi)用低。一般地說(shuō)，靈敏度越高，檢漏設(shè)備的費(fèi)用也越高，如圖1 所示。因此在滿足檢漏靈敏度的前提下，應(yīng)盡量選擇費(fèi)用低的檢漏方法，并不是靈敏度越高越好。

 

圖1 設(shè)備費(fèi)用與靈敏度關(guān)系

 

4）所選方法應(yīng)能滿足對(duì)漏孔進(jìn)行定位或定量的功能要求。

 

5）所選方法能無(wú)損檢漏，即檢漏時(shí)不需破壞被檢件原來(lái)結(jié)構(gòu)，不應(yīng)使被檢件受到污染。

 

6）所選方法的穩(wěn)定性好，即在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)靈敏度穩(wěn)定可靠。

 

7）所選方法所用示漏物質(zhì)在空氣中含量低，無(wú)腐蝕作用，元毒，不可燃，對(duì)人體元害，不堵塞漏孔。

 

8）所選方法的操作要容易。不同檢漏方法，操作難易程度是不一樣的。就是同一種檢漏方法也不是檢漏靈敏度越低，操作越容易。它有一個(gè)最佳工作范圍，如圖2所示。

 

圖2 檢漏靈敏度

 

總之，選用的檢漏方法既要滿足檢漏要求，又要盡可能簡(jiǎn)單方便、安全和經(jīng)濟(jì)。

 

4、示蹤物質(zhì)的選擇

 

泄漏檢測(cè)中都涉及一種通過(guò)漏孔流動(dòng)的示蹤物質(zhì)。示蹤物質(zhì)包括氣體、蒸氣、液體或這些物質(zhì)的組合物。選擇檢漏用的示蹤物質(zhì)時(shí)主要考慮以下因素：

 

1）被檢件或被檢系統(tǒng)的形式和大小。

 

2）被檢件或被檢系統(tǒng)的典型工作條件。

 

3）檢漏的環(huán)境條件。

 

4）與檢漏中的示蹤物質(zhì)和壓力有關(guān)的危險(xiǎn)性。

 

5）檢漏儀器和它對(duì)示蹤物質(zhì)的響應(yīng)。

 

6）必須測(cè)量的漏率和測(cè)量必須達(dá)到的精度。

 

在必須獲得高的漏率靈敏度的地方，氣體和蒸氣通常優(yōu)先于液體介質(zhì)。檢漏中使用最多的是氣態(tài)示蹤物質(zhì)，在許多檢漏中也采用液體示蹤物質(zhì)。