常见的四种氦质谱检漏法的检测原理、优缺点及检测标准

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州空间技术物理研究所 作者:王凡

  氦质谱检漏法是利用氦质谱检漏仪的氦分压力测量原理,实现被检件的氦泄漏量测量。当被检件密封面上存在漏孔时,示漏气体氦气及其它成分的气体均会从漏孔泄出,泄漏出来的气体进入氦质谱检漏仪后,由于氦质谱检漏仪的选择性识别能力,仅给出气体中的氦气分压力信号值。在获得氦气信号值的基础上,通过标准漏孔比对的方法就可以获得漏孔对氦泄漏量。

  根据检漏过程中的示漏气体存贮位置与被检件的关系不同,可以将氦质谱检漏法分为真空法、正压法、真空压力法和背压法,下面真空技术网(www.chvacuum.com)分别总结了这四种氦质谱检漏法的检测原理、优缺点及检测的标准。

真空法氦质谱检漏

  采用真空法检漏时,需要利用辅助真空泵或检漏仪对被检产品内部密封室抽真空,采用氦罩或喷吹的方法在被检产品外表面施氦气,当被检产品表面有漏孔时,氦气就会通过漏孔进入被检产品内部,再进入氦质谱检漏仪,从而实现被检产品泄漏量测量。按照施漏气体方法的不同,又可以将真空法分为真空喷吹法和真空氦罩法。其中真空喷吹法采用喷枪的方式向被检产品外表面喷吹氦气,可以实现漏孔的精确定位; 真空氦罩法采用有一定密闭功能的氦罩将被检产品全部罩起来,在罩内充满一定浓度的氦气,可以实现被检产品总漏率的测量。

  真空法的优点是检测灵敏度高,可以精确定位,能实现大容器或复杂结构产品的检漏。

  真空法的缺点是只能实现一个大气压差的漏率检测,不能准确反映带压被检产品的真实泄漏状态。

  真空法的检测标准主要有QJ3123-2000《氦质谱真空检漏方法》、GB /T 15823-2009《氦泄漏检验》,主要应用于真空密封性能要求,但不带压工作的产品,如空间活动部件、液氢槽车、环境模拟设备等。

正压法氦质谱检漏

  采用正压法检漏时,需对被检产品内部密封室充入高于一个大气压力的氦气,当被检产品表面有漏孔时,氦气就会通孔漏孔进入被检外表面的周围大气环境中,再采用吸枪的方式检测被检产品周围大气环境中的氦气浓度增量,从而实现被检产品泄漏测量。按照收集氦气方式的不同,又可以将正压法分为正压吸枪法和正压累积法。其中正压吸枪法采用检漏仪吸枪对被检产品外表面进行扫描探查,可以实现漏孔的精确定位; 正压累积法采用有一定密闭功能的氦罩将被检产品全部罩起来,采用检漏仪吸枪测量一定时间段前后的氦罩内氦气浓度变化量,实现被检产品总漏率的精确测量。

  正压法的优点是不需要辅助的真空系统,可以精确定位,实现任何工作压力下的检测。

  正压法的缺点是检测灵敏度较低,检测结果不确定度大,受测量环境条件影响大。

  正压法的检测标准主要有QJ3089-1999《氦质谱正压检漏方法》、QJ2862-1996《压力容器焊缝氦质谱吸枪罩盒检漏试验方法》,主要应用于大容积高压密闭容器产品的检漏,如高压氦气瓶、舱门检漏仪等。

真空压力法氦质谱检漏

  采用真空压力法检漏时,需要将被检产品整体放入真空密封室内,真空密封室与辅助抽空系统和检漏仪相连,被检产品的充气接口通过连接管道引出真空密封室后,再与氦气源相连,当被检产品表面有漏孔时,氦气就会通过漏孔进入真空密封室,再进入氦质谱检漏仪,从而实现被检产品总漏率的测量。

  真空压力法的优点是检测灵敏度高,能实现任何工作压力的漏率检测,反映被检件的真实泄漏状态。

  真空压力法的缺点是检漏系统复杂,需要根据被检产品的容积和形状设计真空密封室。这里需要说明在检漏过程要求确保充气管道接口无泄漏,或者采取特殊的结构设计将所有充气管道连接接口放置在真空密封室外部。

  真空压力法的检测标准有GB /T 15823-2009《氦泄漏检验》,主要应用于结构简单、压力不是特别高的密封产品,如电磁阀、高压充气管道、推进剂贮箱、天线、应答机、整星产品等。

背压法氦质谱检漏

  采用背压法检漏时,首先将被检产品置于高压的氦气室中,浸泡数小时或数天,如果被检产品表面有漏孔,氦气便通过漏孔压入被检产品内部密封腔中,使内部密封腔中氦分压力上升。然后取出被检产品,将表面的残余氦气吹除后再将被检产品放入与检漏仪相连的真空容器内,被检产品内部密封腔内的氦气会通过漏孔泄漏到真空容器,再进入氦质谱检漏仪,从而实现被检产品总漏率测量。检漏仪给出的漏率值为测量漏率,需要通过换算公式计算出被检产品的等效标准漏率。

  背压法的优点是检测灵敏度高,能实现小型密封容器产品的泄漏检测,可以进行批量化检测。

  背压法的缺点是不能进行大型密封容器的漏,否则由于密封腔体容积太大,导致加压时间太长。此外,每个测量漏率都对应两个等效标准漏率,在细检完成后还需要采用其它方法进行粗检,排除大漏的可能。

  背压法的检漏标准主要有QJ3212-2005《氦质谱背压检漏方法》、GJB360A-1996《电子及电气元件试验方法方法112 密封试验》,主要应用于各种电子元器件产品检漏。

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