真空氦質(zhì)譜檢漏原理與方法綜述
2020.08.26
氦質(zhì)譜檢漏方法在真空檢漏技術(shù)領(lǐng)域里已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,這種方法的優(yōu)點是:檢漏靈敏度高,可以檢漏到10 -11 Pam3 / s 數(shù)量級,儀器響應(yīng)快,氦分子在儀器高真空的環(huán)境中擴散的速度很高;所以氦質(zhì)譜檢漏儀在許多領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用,例如,在航空航天領(lǐng)域里宇宙飛船、航天飛機、火箭、衛(wèi)星、飛機等這些都要用到真空檢漏技術(shù)。在一般工業(yè)領(lǐng)域里原子能、發(fā)電廠、配電站、合成氨的氮肥生產(chǎn)廠、汽車制造業(yè)、造船工業(yè)、制冷工業(yè)、冶金工業(yè)、輸氣管道、氣罐、油罐、鍋爐快餐食品包裝等都離不開檢漏問題,同樣在導(dǎo)彈武器裝備中也離不開檢漏,導(dǎo)彈彈體、燃料儲備罐、燃料運輸管道、彈頭、特殊部件的密封性都要用到氦質(zhì)譜檢漏,本文主要真對氦質(zhì)譜檢漏原理及方法進行綜述。
1、氦質(zhì)譜檢漏儀工作原理
是一個典型質(zhì)譜室的剖面圖,燈絲電離出來的電子經(jīng)加速進入電離室,在電離室內(nèi)與殘余氣體分子和經(jīng)被檢件漏孔進入電離室的氦氣相互碰撞,使氦分子發(fā)生電離,He →He + + e 。
2、檢漏方法
氦質(zhì)譜檢漏方法比較多,根據(jù)被檢件的測量目的可以分為兩種類型,一種是漏點型,另一種是漏率型;在實際檢驗過程中要根據(jù)檢驗的目的選用的方法,要以被檢器件的具體情況而定,靈活運用各種檢漏方法。
2.1、測定漏點型
確定漏點型既是確定要檢部件的具體漏點或漏孔的位置,在大部件或大型部件中較為常見,如衛(wèi)星、導(dǎo)彈彈體、彈頭、輸氣管道、氣罐、油罐、鍋爐等。
2.1.1、噴氦法
這是常用的一種方法,一般用于檢測體積相對較小的部件,將被檢器件和儀器連通,在抽好真空后,在被檢器件可能存在漏孔的地方(如密封接頭,焊縫等) 用噴槍噴氦,如果被檢器件某處有漏孔,當氦噴到漏孔上時,氦氣立即會被吸入到真空系統(tǒng),從而擴散到質(zhì)譜室中,氦質(zhì)譜檢漏儀的輸出就會立即有響應(yīng),使用這種方法應(yīng)注意:氦氣是較輕的惰性氣體,在噴出后會自動上升,為了準確的在漏孔位置噴氦,噴氦時應(yīng)自上而下,由近至遠(相對檢漏儀位置) ,這是因為在噴下方時氦氣有可能被上方漏孔吸入,就很難確定漏孔的位置;再者漏孔離質(zhì)譜室的距離檢漏儀反應(yīng)時間也不同,所以噴氦應(yīng)先從靠近檢漏儀的一側(cè)開始由近至遠來進行。
在檢測較大部件時要借助機械泵進行真空預(yù)抽,就可以提高檢漏效率和時間,噴氦法在檢查那些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的,密封口和焊縫又比較多而且擠在一起的小容器時,由于氦噴出后會很快擴散開來,往往不容易準確地確定漏隙所在的部位,要采取從不同角度噴氦,仔細觀察反應(yīng)時間上的差別和將已發(fā)現(xiàn)的漏孔用真空封泥暫時封起來等辦法,就可以把漏孔逐個檢出。
2.1.2、吸氦法
吸氦法主要用于檢查某些大型密封容器。如導(dǎo)彈彈體、彈頭、氣罐、油罐等,先將容器抽真空,再給容器充入氦氣(為了節(jié)省用氦量,可以用低濃度氦氣) ,在氦質(zhì)譜檢漏儀的進氣法蘭處接上橡皮管,橡皮管的前端有直徑很小的毛細管,使毛細管在充了氦的被檢容器外壁的焊縫和密封接頭等處移動,如果該容器有漏隙,經(jīng)漏隙滲出的氦會被毛細管吸入,檢漏儀就會響應(yīng)。
2.2、測定漏率型
測定漏率型主要是針對密封性要求嚴格的部件進行檢測,如宇宙飛船、火箭液體燃料儲料箱、衛(wèi)星、電子元器件等。這種方法只能測試試件的漏率,無法確定漏孔的位置和漏孔的個數(shù)。
2.2.1、充氦法
充氦法也稱負壓法 ,一個密閉的氣室連接真空泵和氦氣罐,將被檢零件裝入一個氣室,開始關(guān)閉氦氣罐閥門,機械泵把氣室先抽成真空,然后關(guān)閉真空泵閥門,打開氦氣罐閥門給氣室充氦,并靜置一段時間。被氦氣包圍的小器件上如果有漏隙,氦氣就慢慢充入小器件內(nèi)部。然后將氣室打開,取出被檢器件,用壓縮空氣吹掉其外表面可能吸附的氦。
再把這些器件逐個(或成組) 地裝入接在檢漏儀進氣法蘭處的容器中,把此容器抽空后打開節(jié)流閥,這時原入被檢器件的氦又會經(jīng)過漏孔放出來,檢漏儀就會給出漏率響應(yīng)。如果采用ZHP230 氦質(zhì)譜檢漏儀,儀器可以直接給出漏率的數(shù)字顯示。
衛(wèi)星的整體檢漏就是可以用這種方法,將衛(wèi)星放入大型環(huán)模室中,利用環(huán)模設(shè)備的真空系統(tǒng)將環(huán)模抽成真空,先用輔助泵進行粗抽和預(yù)抽,在檢漏時先通過機械泵將衛(wèi)星及充氣管道抽成真空后,將氦氣充入衛(wèi)星中,壓力保持和衛(wèi)星工作的壓力一致,后開啟氦質(zhì)譜檢漏儀用標準漏孔校準儀器,就可以直接測量衛(wèi)星的漏率了。
2.2.2、鐘罩法
將氦質(zhì)譜檢漏儀與試件用真空橡皮管連接,在試件上用密閉的容器罩住,在容器里充入氦氣,檢漏儀開始檢漏,如果試件有漏點,儀器就可以顯示其漏率;這種方法可以測量導(dǎo)彈液體儲料罐的漏率,在罐體外罩氦罩采用塑料薄膜,對罐體進行粗抽和預(yù)抽,在用標準漏孔校對檢漏儀,對氦罩進行充氦,就可以測出罐體的漏率。
