低温液体运输车罐体夹层真空氦检漏技术

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)石家庄安瑞科气体机械有限公司 作者:苏桂玲

  随着科学技术的快速发展,低温液体在工业中大量使用,使得高真空多层绝热结构运输车得到了广泛的应用,而低温液体运输车罐体夹层真空的质量与检漏技术相关,对漏气速率的检验直接关系到罐体的使用寿命。因此,本文介绍了一种氦检漏的物理过程和低温液体运输车氦检漏的方法。

1、氦检漏的物理过程

  氦质谱检漏法是世界公认的灵敏度最高、对漏孔既能定位又能定量的一种无损检测方法。

  用氦质谱检漏仪进行检漏时,被检件的全部或局部是处于加压或抽空的状态,检漏仪总是处于被检件器壁的低压一侧。示漏物质通过被检件上的漏孔进入检漏仪之前,一部分被辅助真空系统抽走,另一部分进入检漏仪。

  检漏仪与被检件及辅助真空系统连接,系统正常运转后即可开始工作。在氦气尚未喷到漏孔上时,检漏仪本底值可认为零值(或补偿到零)。喷氦气后,氦气将通过漏孔进入检漏系统,系统内各处氦的分压开始上升,直到稳定状态(即进入的氦气量等于被抽走量)。若此时停止喷氦,由于泵的抽气作用,系统内各处氦分压会逐渐降低,最后趋于初始的零本底值。

2、低温液体运输车罐体夹层真空氦检漏工艺

  低温液体运输车罐体由内筒体、外筒体、支撑部分、多层绝热层、吸附剂和抽气嘴组成,如图1所示。低温液体运输车罐体的外筒体和内筒体的材质为0Cr18Ni9,绝热层是指在内筒体外表面用铝箔和玻璃纤维纸进行缠绕而构成的多层绝热结构,内筒体和外筒体之间的支撑材料为环氧玻璃钢,分子筛管是用来充装吸附剂分子筛的装置,外筒体和内筒体之间称为夹层。

  低温液体运输车是通过抽气嘴对夹层进行抽真空来达到真空绝热的目的。氦检漏是指用氦质谱检漏仪对内筒体和夹层进行检漏的工艺,氦检漏工艺的优劣是影响抽真空效果的关键环节。

2.1、氦检漏前的准备

  检测低温液体运输车是否具有良好的真空度,就应严格控制罐体夹层的漏率,以保证罐体能有良好的密封性。以前采用超声、射线、磁粉、渗透等手段的检测都不能满足抽真空的要求(母材做超声检测),漏点仍有可能在任何地方现,如焊道、母材等。若采用氦检漏技术,可以有效地解决漏点的问题,但在抽真空之前先需做好检漏前的准备。

2.1.1、对真空系统进行清洁处理

  检漏前要对低温液体运输车的真空系统进行去除焊渣、油垢及清洁处理,然后对罐体进行烘干处理。清洁处理的目的是为了使漏孔不被污物、油、有机溶液等堵塞,并使检漏仪器不会被污染。由于氦质谱检漏法的设备和氦气都较为昂贵,为了提高检漏效果,节省氦气,检漏前还应对真空系统进行预抽空处理。

2.1.2、对真空系统进行预抽空处理

  将低温液体运输车罐体置于加温炉内进行预抽空,当夹层的真空度<10 Pa时,向抽空管路通入高纯氮气至表压0.1MPa,然后加温至120℃~130℃,保温不少于12 h。炉内不同位置放置三个热电偶以观察和控制温度。启动抽空机组抽空4~6 h,用高纯氮气冲入真空夹层至表压0.1 MPa,继续加温6 h之后抽空。

  这种充入氮气、加温和抽空过程一般不少于8~10次,在此过程中,为保持温度恒定,抽空机组与罐体之间应安装冷阱,且保证冷阱内液氮液位不能为零。充氮加温时冷阱应取下,并除霜干燥,如图2所示。当冷阱内无明显结霜且真空度进入0.1 Pa时,才可对夹层进行氦检漏。

2.2、检漏方法

  目前,低温液体运输车常用的检漏方法为氦质谱检漏仪法。常用的有两种检漏方法,即氦罩法喷吹法。检漏时,先用氦罩法进行总漏率的测定,当总漏率超出允许值后再用喷吹法进行漏孔的定位工作。低温液体运输车内筒体总漏率应小于2×10-7 Pa·m3/s 夹层总漏率应小于6×10-7 Pa·m /s。

2.2.1、氦罩法

  氦罩法是用一个检验罩把被检件包起来(如图3),检漏时先排除罩内空气,再冲入100 kPa的氦气;当检漏仪输出指示有变化时,表明处于氦罩下的被检件有漏孔。

  低温液体运输车氦检漏的工艺过程如下:对于局部氦罩要求用塑料覆盖焊缝,两边用胶带粘好,中间明显鼓起。整体氦罩法要求用塑料薄膜将整个筒体覆盖,塑料薄膜搭接部位用胶带粘好,底部边缘要压紧,使之形成一个完整的氦罩。

  充氦口应开在氦罩的最低处,充氦时必须有专人监视检漏仪,并把信息报告充氦人员。待整个氦罩全部鼓起后,氦气在罩内至少保持15 min。当检漏仪输出指示有变化时,表明被检件有漏孔。如发现漏孔较大时,应停止检漏,向低温液体运输车罐体内充氮气、抽真空,在保证容器内真空度、氦本底满足检漏仪检漏要求后,用喷吹法找出漏点位置并作上标记,在罐体内充入氮气进行补焊。补焊完成后对补焊位置再次进行抽真空检漏。

  图3中标准漏孔是指一个在给定条件下能向真空系统提供已知的气体流量的装置,标准漏孔是用来校准检漏仪的灵敏度和标定检出漏孔的大小。

2.2.2、喷吹法

  喷吹法是最常用、最方便的检漏方法。当总漏率超出允许值后用喷吹法进行漏孔的定位工作。检漏时,用连接在装有氦气的气瓶上的喷嘴在疑有漏孔处进行喷吹。喷吹法检漏应注意以下几点:

  a. 检漏次序应从被检件的上方至下方,由靠近检漏仪处向远离检漏仪处逐点进行喷吹。

  b. 粗检时用大口径的喷嘴,使氦气流的覆盖面积较大,找出漏孔所在的区域后,改用小口径喷嘴寻找出漏孔的准确位置。

  c. 检出的大漏孔先行修补(用真空泥封堵),再寻找小漏孔。

  d. 当存在两个相距很近的可疑漏孔点时,应先盖住一点,再用最细的喷嘴喷吹另一点。

  e. 当喷嘴喷吹某点时,如果检漏仪指示有变化,但其上升速度很慢且指示值很不一致,则表明邻近的其他地方还有大漏孔。

  f. 检示出漏孔后还应再作几次复验。检漏环境要通风良好、清洁、干燥,不得有强电磁干扰和强烈振动,环境温度为23℃±7℃,现场需备有温度和大气压力监测装置。

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