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电力百科

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真空检漏

发布时间:2017/10/09 点击量:
中文名:真空检漏
 
拼音:zhenkong jianlou
 
英文名:vacuum leak detection
 
真空系统、容器或器件的器壁因材料本身缺陷或焊缝、机械连接处存在孔洞、裂纹或间隙等缺陷,外部大气通过这些缺陷进入系统内部,致使系统、容器或器件达不到预期的真空度,这种现象称为漏气。造成漏气的缺陷称为漏孔。漏孔尺寸微小、形状复杂,无法用几何尺寸表示,因此在真空技术中用漏率来表示漏孔的大小。漏率是指单位时间内漏入系统的气体量,其单位为帕·米3/秒(Pa·m3/sec)或托·升/秒(Torr·L/sec)。
1Pa·m3/sec=7.5(Torr·L/sec)
 
真空检漏技术就是用适当的方法判断真空系统、容器或器件是否漏气、确定漏孔位置及漏率大小的一门技术,相应的仪器称为检漏仪。在真空系统、容器、器件制造过程中借助真空检漏技术确定它们的真空气密性、探查漏孔的位置,以便采取措施将漏孔封闭从而使系统、容器、器件中的真空状态得以维持。
 
漏率的大小需进行校准后方能确定。一般采用比较法,即将被检漏孔与标准漏孔在检漏仪上进行比较,就可得出被检漏孔的漏率。 检测真空系统或其零部件的漏孔的方法。对一定的容器进行足够长时间的抽气后,容器压力不再变化,这时的抽气量必定与容器的漏气量和放气量之和相等,即puSe=qL+q0,式中pu为容器的极限压力,Se为容器排气口处的有效抽气速率,qL和q0分别为容器的漏气量和放气量。如放气量少到可以不计,则平衡式变为puSe=qL,或pu=qL/Se。这说明容器的极限压力由漏气量与有效抽气速率的比值决定。如抽气速率一定(常数),要得到低的极限压力便应降低漏气量,检漏便是关键的措施。
 
漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器内外的压力差会使气体通过漏孔从容器的一侧通向大气侧。漏孔一般很微小,实际上不能测出漏孔的具体大小,所以漏孔大小都用漏率(在规定的条件下气体流过漏孔的流量)来表示。漏孔两侧存在着压力差,即可利用气体流动引起的效应来检漏。为便于检漏和易于检测出漏孔的位置,一般尽可能缩小检测的面积范围,所以先侧重于对零部件的检漏。零部件经过严格的检漏,组装后就可避免漏气。
 
真空检测常用的有气压检漏、氨敏纸检漏、荧光检漏、高频火花检漏、放电管检漏和仪器检漏等多种方法。
ED0304A型真空开关真空度测试仪
 
标准漏孔指在温度为23±7、露点低于-25的干燥空气中,保持漏孔一端压强为100千帕±5%,另一端压强低于1千帕的状态下,经过校准后确定漏率的漏孔。常用标准漏孔有玻璃毛细管漏孔、薄膜渗氦漏孔、玻璃-白金丝漏孔、金属压扁漏孔、多孔金属或陶瓷漏孔和放射性漏孔等。气压检漏  被检零部件内腔充以气体(一般为空气),充气压力的高低视零部件的强度而定,一般为(2~4)×105帕。充压后的零部件如发出明显的嘶嘶声,音响源处就是漏孔位置。用这种方法可检最小漏率为5帕·升/秒的漏孔。如不能用声音直接察觉漏孔,则用皂液涂于零部件可疑表面处,有气泡出现处便是漏孔位置。用这种方法最小可检漏率为5×10-3帕·升/秒的漏孔。此外,还可将充气的零部件浸在清净的水槽中,气泡形成处便是漏孔位置。用水槽显示漏孔,方便可靠,并能同时全部显示出漏孔位置。如气泡小、成泡速度均匀、气泡持续时间长,则为1.3×10-2~13帕·升/秒漏率的漏孔。如气泡大、成泡持续时间短,则为13~103帕·升/秒漏率的漏孔。
 
氨敏纸检漏 
将被检零部件内腔抽空后,充入压力为(1.5~2)×105帕的氨气,在可疑表面处贴上溴酚蓝的试纸或试布,用透明胶纸封住,试纸或试布上有蓝斑点出现,即是漏孔的位置。用这种方法可检漏率为7×10-4~106帕·升/秒的漏孔。
 
荧光检漏 
将被检的零部件浸入荧光粉的有色溶液(二氯乙烯或四氯化碳)中,经一定时间后取出烘干,漏孔处留有荧光粉,在器壁另一面用紫外线照射,发光处即为漏孔位置。
 
高频火花检漏 
这种方法仅适用于玻璃真空系统。先将系统抽成真空,高频火花检漏仪的火花端沿着玻璃表面移动,火花集中成束形成亮点处即是漏孔位置。
 
放电管检漏 
将放电管接到系统上,并将系统抽成中真空,在高频电压作用下系统中残存气体(空气)产生紫红色或玫瑰色辉光放电。若在系统可疑表面处涂上丙酮、汽油、酒精或其他易挥发的碳氢化合物,有蓝色放电颜色出现之处便是漏孔位置。
 
真空计检漏 
根据相对真空计(热导真空计和电离真空计等)的读数检漏的方法。真空计的工作压力范围就是检漏适用的压力范围。检漏时在可疑处喷吹示漏气体氢、氧、二氧化碳、乙烷或用棉花涂以乙醚、丙酮、甲醇等。示漏气体进入系统后会引起真空计读数的突然变化。热导真空计可检漏率为10-3帕·升/秒的漏孔;电离真空计可检漏率为10-4~10-5帕·升/秒的漏孔。卤素检漏仪检漏 图2为卤素检漏仪的原理。铂阳极筒和不锈钢阴极筒构成一个间热式二极规管。当加热丝将铂阳极加热到 1027~1223K时,铂发出的正离子在负电场下到达阴极形成电流。在卤素气体的催化作用下,正离子的发射急剧增加。卤素检漏仪就是利用这样的效应制成的。检漏时将规管接到系统中,并将系统抽到9~2帕真空,有喷枪把卤素气体(常用氟利昂R12)喷向被检零部件可疑表面处,引起离子流值急剧增加处即是漏孔位置。或与此相反将高于大气压力的卤素气体压入系统内,探测枪在被检零部件外表移动,卤素气体逸出处引起离子流值急剧增加,此处即为漏孔位置。用这种方法可检最小漏率为10-3~10-4帕·升/秒的漏气。氦质谱检漏 最常用的一种检漏法。用氦气作为示漏气体,以磁偏转质谱计作为检漏工具,工作原理与真空质谱计相同,差别仅在于氦质谱检漏仪使用的磁场和加速电压基本上是固定的,因为它只检测氦离子。另外,为了提高离子流的输出,适当牺牲分辨能力以降低对测量放大器的要求,所以这种检漏仪具有结构简单、灵敏度高、性能稳定、操作方便等优点。氦质谱检漏仪的结构如图所示。

氦质谱检漏仪的主要技术指标有:
①灵敏度,又称最小可检漏率,单位为帕·米3/秒;
②反应时间与清除时间,单位为秒;
③工作压强与极限压强,单位为帕。 
 
氦质谱检漏方法  
根据被检漏的零件的具体情况采用不同的方法。真空容器或器件常用喷吹法、氦室法和累积法。喷吹法是用喷枪对可疑部分喷氦气,找出漏孔的位置,但效率较低;氦室法可对大容器检漏,将可疑部分用氦室罩上充入氦气,可以找到漏孔的大致范围,但漏孔位置不能精确确定。氦室法检漏效率较高。对于微小漏孔,可采用累积法,即先用氦室对可疑部分充入氦气,再将检漏仪节流阀关闭,积累一定时间,打开节流阀,观察离子流的变化。这样,检漏灵敏度可提高1~2个数量级。
 
其他方法还有吸收法、背压法等。
 
对于容积大、放气量大、漏率大的容器可采用反流检漏法,即将被检容器接在真空系统的扩散泵和机械泵之间,利用扩散泵的反流作用,使氦气反流到质谱室而进行检漏。