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真空泄漏設(shè)備在檢漏檢測(cè)中的使用

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2022-02-16 21:52

導(dǎo)讀

 

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和更新,真空設(shè)備的種類和結(jié)構(gòu)也越來(lái)越多樣化,為確保生產(chǎn)的安全和高效性,結(jié)合設(shè)備的不同結(jié)構(gòu),對(duì)設(shè)備的檢漏和探傷也提出不同的要求。

 

分析傳統(tǒng)的和最新的檢測(cè)技術(shù)和手段,根據(jù)實(shí)際使用提出各自的使用范圍和使用要點(diǎn),以便生產(chǎn)和使用單位可以方便快捷的選擇合適的檢測(cè)手段和儀器。

 

隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,真空設(shè)備在各行業(yè)中的應(yīng)用也得到了前所未有的推廣。

 

航空航天領(lǐng)域的模擬測(cè)試、核工業(yè)、空間離子碰撞試驗(yàn)、機(jī)械零部件的真空熱處理、新型零件的真空焊接、真空冶金以及生物制藥和真空冷凍干燥儲(chǔ)藏保鮮等行業(yè),都在大量使用真空相關(guān)設(shè)備。

 

無(wú)論對(duì)于設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)還是使用企業(yè),設(shè)備的安全可靠是保證正常生產(chǎn)的前期條件。

 

提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備泄露點(diǎn)和缺陷位置,成為排除隱患的關(guān)鍵所在。隨著近年的技術(shù)不斷更新和進(jìn)步, 檢測(cè)方法和技術(shù)設(shè)備也越來(lái)越多,滿足的領(lǐng)域和行業(yè)也更加廣泛。

 

筆者根據(jù)近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐和對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展的跟蹤,綜合分析目前主要的檢漏/探傷技術(shù)和原理,總結(jié)出在不同的真空設(shè)備及使用工況下各種檢漏/ 探傷技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),為有檢漏及探傷需求的人員提供理論依據(jù)。

 

根據(jù)真空設(shè)備殼體結(jié)構(gòu)不同,真空設(shè)備分雙層夾套結(jié)構(gòu)(水冷式)和單層(非水冷式)兩種,在此種情況下的缺陷可能會(huì)帶來(lái)漏水或漏氣的兩種情況。

 

無(wú)論是漏水還是漏氣都會(huì)對(duì)生產(chǎn)試驗(yàn)及設(shè)備本身帶來(lái)極大的損害,特別是對(duì)于真空高溫?zé)崽幚頎t來(lái)講,出現(xiàn)漏水情況有可能會(huì)發(fā)生人員安全事故,需高度重視。

 

1、缺陷種類

 

設(shè)備殼體缺陷大體可分為幾種,如表1 所示。

 

根據(jù)以上缺陷的形式,下文將從兩個(gè)方面進(jìn)行闡述:

 

(1) 存在貫通機(jī)體材料的漏點(diǎn)的檢漏。

 

(2) 存在機(jī)體內(nèi)部缺陷的探傷。

 

真空泄漏設(shè)備在檢漏檢測(cè)中的使用

 

(表格1 設(shè)備殼體缺陷種類)

 

真空泄漏設(shè)備在檢漏檢測(cè)中的使用

 

(圖1 焊縫處泄漏)

 

真空泄漏設(shè)備在檢漏檢測(cè)中的使用

 

(圖2 加工缺陷泄漏)

 

2、真空設(shè)備的檢漏探傷

 

一般情況下真空設(shè)備在出廠之前,都要進(jìn)行一定的密封性檢測(cè),對(duì)已經(jīng)形成的漏點(diǎn)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn),采用補(bǔ)焊的辦法進(jìn)行解決。

 

對(duì)于壓力容器(儲(chǔ)氣罐、槽車、高壓氣淬爐等)必須采用射線探傷的方法,提早將板材中間存在的缺陷檢查出來(lái),但對(duì)非壓力容器的真空設(shè)備中的夾砂及薄弱缺陷或焊縫熔池過(guò)薄等非泄露缺陷,一般不進(jìn)行探傷,這就為以后設(shè)備的使用帶來(lái)較大的安全隱患,因此對(duì)待此類缺陷也應(yīng)盡早檢測(cè)、排除。

 

常用的檢測(cè)方法有正壓法,負(fù)壓法及X 光射線探傷、磁粉探傷、超聲波探傷、滲透探傷、渦流探傷、γ 射線探傷、煤油試驗(yàn)、熱紅外成像探傷、相控陣儀探傷、著色檢驗(yàn)探傷等。

 

本文僅針對(duì)泄漏相關(guān)檢測(cè)方法介紹,其他探傷方法將不做進(jìn)一步解釋。

 

2.1正壓法

 

正壓法就是對(duì)被檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行密封充氣,使其內(nèi)部壓力高于外部大氣壓力,可采用壓降法判斷、水浸檢測(cè)和定點(diǎn)檢測(cè)三種方式。

 

(a)壓降法判斷:在完全密封所有接觸面的情況下,通過(guò)壓力儀表測(cè)試壓力變化情況來(lái)判斷泄漏量的大小,進(jìn)而推斷出該設(shè)備的泄漏程度,但不能就泄漏點(diǎn)進(jìn)行明確定位。

 

q =( P1-P2)/ΔT

 

式中P1-充氣結(jié)束后,檢測(cè)開始時(shí)設(shè)備內(nèi)部壓力值,Pa;P2-測(cè)試結(jié)束時(shí),設(shè)備內(nèi)部壓力值,Pa;ΔT-檢測(cè)總時(shí)間差T2-T1,h

 

為更加準(zhǔn)確的對(duì)設(shè)備泄漏大小情況進(jìn)行定量判斷,也可換算為泄漏率。

 

qL = q×V/3600

 

式中V-真空設(shè)備容積,L

 

根據(jù)設(shè)備的不同,其要求的泄漏率也不相同,適用于對(duì)大型容器泄漏的定性判斷,一般對(duì)于微漏很難檢測(cè)出來(lái)。

 

(b)水浸檢測(cè):就是在設(shè)備內(nèi)壓力達(dá)到正壓后,將其浸沒(méi)于水中,通過(guò)觀測(cè)氣泡的情況,來(lái)判斷泄漏的位置和大小,適用小型復(fù)雜腔體密封件的檢測(cè),可較精確的確定泄漏點(diǎn)的位置,因此該法又稱為氣泡法。

 

對(duì)于大型設(shè)備,需要足夠大的水槽,同時(shí),設(shè)備的起吊和搬運(yùn)相對(duì)困難,人員的觀測(cè)也不容易靠近和操作,且此法要注意充氣壓力的控制,壓力過(guò)低對(duì)與微漏點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生氣泡,壓力過(guò)大會(huì)對(duì)設(shè)備本身和操作人員產(chǎn)生安全隱患,需根據(jù)被檢容器的設(shè)計(jì)情況確定合適壓力范圍。

 

同時(shí),對(duì)于雙層加套結(jié)構(gòu),只能判斷是否有漏點(diǎn),氣泡會(huì)從進(jìn)出水管外溢,不能明確內(nèi)壁的具體漏點(diǎn)位置。

 

(c)定點(diǎn)測(cè)試:即在設(shè)備內(nèi)部達(dá)到正壓后,采用肥皂水對(duì)所有接口和焊縫進(jìn)行涂抹,當(dāng)有泄漏時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)明顯的氣泡產(chǎn)生,通過(guò)氣泡的大小和頻率可以明顯地定位漏點(diǎn)和明確泄漏量的大小,此法也是氣泡法的一種。

 

此法特別適用于雙層夾套結(jié)構(gòu)的爐體檢測(cè)(如圖3所示),由于該結(jié)構(gòu)一般只有進(jìn)水口出水口,通過(guò)堵塞一個(gè)口,向另一個(gè)口充入正壓,即可對(duì)設(shè)備內(nèi)外所有接口焊縫及板材中的漏點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,且此種結(jié)構(gòu)的可充氣壓力相對(duì)較高些,更便于觀測(cè),且操作簡(jiǎn)單,不用其他外購(gòu)件和檢測(cè)設(shè)備。

 

真空泄漏設(shè)備在檢漏檢測(cè)中的使用

 

(圖3 雙層夾套爐體)

 

2.2負(fù)壓法

 

負(fù)壓法是在設(shè)備密封情況下,進(jìn)行抽真空,與正壓法正好相反的操作,可通過(guò)壓升率法、丙酮檢漏法、氦氣質(zhì)譜檢漏儀完成泄漏的判斷和確定。

 

(a)壓升率法,通過(guò)計(jì)算壓力升高的速率,定性判斷泄漏量的大小。

 

q = (P2-P1)/ΔT

 

式中:P1-停止對(duì)真空腔體抽氣后15min時(shí)的真空度,Pa;P2-測(cè)試結(jié)束時(shí),設(shè)備內(nèi)部的真空度,Pa;ΔT-檢測(cè)總時(shí)間差T2- T1,h;

 

由于設(shè)備的使用工況和對(duì)真空度要求的差異,P1可能相差幾個(gè)數(shù)量級(jí),決定了真空抽氣系統(tǒng)的形式。

 

同時(shí), 對(duì)于不同的爐膽形式應(yīng)充分考慮材料放氣的影響(特別是石墨炭氈及硅酸鋁纖維等疏松多孔的保溫材料),建議對(duì)爐體進(jìn)行抽極限和烘烤,再進(jìn)行壓升率的測(cè)試,通過(guò)計(jì)算可以對(duì)泄漏情況做出判斷,但對(duì)漏點(diǎn)位置不能做出明確的定位。

 

(b)丙酮檢漏法:對(duì)于選用兩級(jí)及兩級(jí)以上的真空系統(tǒng)進(jìn)行抽氣,當(dāng)真空度低于10 Pa 以下就可以采用丙酮法進(jìn)行漏點(diǎn)位置的確定。

 

為了便于觀測(cè),一般是經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的抽真空,當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力下降比較緩慢時(shí)(可認(rèn)為已到達(dá)設(shè)備的極限真空度),采用針管將丙酮對(duì)各接口和焊縫位置進(jìn)行噴灑,此時(shí),對(duì)真空度進(jìn)行隨時(shí)觀測(cè),如果有漏點(diǎn),在丙酮達(dá)到漏點(diǎn)位置的瞬間,由于液體的隔離作用,阻止了大氣的持續(xù)漏入,真空度會(huì)迅速升高,但隨著丙酮液體被吸入設(shè)備腔體內(nèi)部,迅速揮發(fā)氣化,此時(shí)設(shè)備的真空度又會(huì)馬上下降,通過(guò)此法可以較為明確的判斷出漏點(diǎn)的位置來(lái)。

 

由于,丙酮為液態(tài),在噴灑時(shí)對(duì)于垂直地面的焊縫,應(yīng)由底部向上噴灑,以防液體快速流到底部焊縫,影響泄漏點(diǎn)位置的確定。

 

此法對(duì)于真空設(shè)備來(lái)說(shuō),檢測(cè)成本較低,但考慮到丙酮對(duì)真空系統(tǒng)可能會(huì)帶來(lái)一定的腐蝕作用,需謹(jǐn)慎少量使用此法,特別是在有擴(kuò)散泵的情況下,丙酮會(huì)對(duì)油體產(chǎn)生污染,影響到擴(kuò)散泵的抽氣能力和油的使用壽命,操作人員也要做好自身的防護(hù)工作,防止丙酮接觸人體。

 

(c)氦氣質(zhì)譜分析儀:該方法就是在負(fù)壓法的基礎(chǔ)上,采用質(zhì)譜儀來(lái)進(jìn)行檢漏,其連接方式有多種,筆者根據(jù)實(shí)際的使用,對(duì)最為通用和檢漏本最低的方式進(jìn)行說(shuō)明,該方法可以對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行位置的確定和泄漏量的判斷,檢測(cè)的原理圖如圖4(對(duì)于小型腔體,可省去真空系統(tǒng),采用氦氣質(zhì)譜分析儀直接對(duì)所檢腔體進(jìn)行抽氣檢漏)。

 

真空泄漏設(shè)備在檢漏檢測(cè)中的使用

 

(圖4 典型檢漏原理圖)

 

如圖4所示的典型真空設(shè)備,其工作原理為:

 

開始主要由真空系統(tǒng)對(duì)爐體進(jìn)行抽真空,當(dāng)真空度達(dá)到檢漏儀起測(cè)點(diǎn)后,開啟檢漏儀,檢漏儀本身也是一組由小型分子泵和機(jī)械泵組成的真空系統(tǒng),其開啟后也參與爐體的抽氣工作,此時(shí),檢測(cè)人員,就可以采用氦氣對(duì)爐體中所有接口及焊縫進(jìn)行吹氣,如果有漏點(diǎn)存在,當(dāng)氦氣經(jīng)過(guò)此位置時(shí),就會(huì)有少量的氦氣隨同空氣進(jìn)入爐體,再由真空管路抽走,此時(shí),會(huì)有少量的氦氣進(jìn)入檢漏儀中,檢漏儀內(nèi)部的氦氣質(zhì)譜儀,就會(huì)檢測(cè)到氦氣的存在,通過(guò)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警,提示檢測(cè)人員在此位置附近存在泄漏點(diǎn)。

 

由于,氦氣的密度小,在大氣中其會(huì)向上飄散,故此,在吹氣檢測(cè)時(shí),應(yīng)從設(shè)備上部開始吹氣,以便漏點(diǎn)的位置確定。

 

在進(jìn)行雙層夾套的檢漏時(shí),可以將夾套作為獨(dú)立的腔體進(jìn)行單獨(dú)抽真空檢漏,實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)外壁的一次性檢測(cè)。

 

由于現(xiàn)代檢漏儀技術(shù)足以做到使真空系統(tǒng)的漏氣量遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的放氣量,因此真空系統(tǒng)所需要的真空泵的大小主要取決于真空系統(tǒng)所使用的材料放氣率的大小。

 

所以,針對(duì)不同類型的內(nèi)膽材料需要真空泵的抽速也會(huì)不盡相同。

 

此方法的檢測(cè)精度較高,適合對(duì)氣密性要求很嚴(yán)格的設(shè)備的檢測(cè),氦氣檢漏儀一次性投資較高,檢測(cè)運(yùn)行成本相對(duì)較低,對(duì)檢測(cè)人員無(wú)身體傷害,是比較理想的檢漏手段。

 

目前的檢漏儀已有國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備,已經(jīng)可以是實(shí)現(xiàn)較低真空度的啟動(dòng)檢測(cè),最小可檢漏率已達(dá)到10-12cc/sec,報(bào)警點(diǎn)也可進(jìn)行人工選擇。

 

通過(guò)筆者使用過(guò)的兩臺(tái)檢漏儀比較,隨著技術(shù)的進(jìn)步,目前的起測(cè)點(diǎn)真空度已經(jīng)可以達(dá)到2000Pa,這樣就大大節(jié)省了檢測(cè)前的抽真空時(shí)間,同時(shí),檢漏儀的體積越來(lái)越小,重量也越來(lái)越輕,更加方便搬運(yùn)。

 

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來(lái)源:真空技術(shù)網(wǎng)

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