密封法兰氦质谱检漏技术(2)

3、法兰整体检漏技术

3.1、充压真空检漏法

　　为了实现法兰的快速高灵敏度检漏,利用法兰多道密封结构,或是在法兰原有密封结构基础上增加一道检漏用密封结构(图6) ,实施充压真空法检漏。即用检漏仪对两道密封结构之间的环状空腔抽真空,形成真空室(集气罩) ,待检漏系统达到检漏状态后,在法兰另一侧的密闭空腔充氦,实施检漏。该方法能在不破坏原有密封结构的情况下,方便地形成检漏真空室,且不妨碍法兰的正常运作。

图6 　设计有检漏密封结构的法兰

3.2、快速氦罩检漏法

　　对于法兰需充氦一侧的密闭空腔很大,若不便对其充氦,可采用快速制作的简易氦罩实施氦罩法整体检漏(图7),而不必焊接金属罩。即用检漏仪对两道密封圈之间的环状空腔抽真空,而在法兰内侧或外侧采用特殊的密封胶条粘接可拆除的简易氦罩,待检漏系统抽真空达到检漏状态后,先对氦罩抽真空,而后向氦罩内充氦,以使氦罩内充氦浓度接近100 % ,实施检漏。检漏完成后,拆除氦罩,焊封检漏抽真空口。

图7 　氦罩法整体检漏现场

　　在检漏工艺研究中,设计加工了< 800 mm 的法兰,内置三道密封圈,由里向外平行分布。最外层密封圈作为检漏密封圈,按最大间隙尺寸设计,法兰采用三道密封,比实际工程应用的二道密封的法兰直径增大了40mm。在最外层和中间层的密封圈间隙的法兰环面上对称设计了两个< 5 mm 的小孔,在小孔外安装了检漏接口,用于连接标准漏孔和检漏仪测试口。

　　检漏工艺校准系统灵敏度的检漏数据为:标准漏孔漏率为4 ×10-9Pa ·m3/s ;标准漏孔产生的信号为747mV 。检漏灵敏度Qmin的计算公式为^[4] :

式中　Qmin ———吸枪的检漏灵敏度,Pa ·m3/s ;
　　　N ———倍数,取2 ;
　　　Un ———仪器噪声,mV ;
　　　ΔU0 ———标准漏孔产生的信号,mV ;
　　　Q0 ———标准漏孔漏率,Pa ·m3/s[4] 。利用式(2) 计算出该检漏方法的灵敏度为2 ×10 - 11 Pa ·m3/s (不分流) 。

4、结语

　　喷氦法或吸氦法适于对法兰进行逐点检漏,但灵敏度不高,无法准确测定法兰的整体漏率。通过改造喷枪或吸枪,能够提高检漏灵敏度和可靠性。利用法兰多道密封结构或在其原有密封结构的一侧增加一道检漏用密封圈,利用两道密封结构之间的环状空腔形成检漏真空室,实施充压真空法检漏,可大大提高法兰的检漏灵敏度,使之接近检漏仪本身的检漏灵敏度。这种方法的缺点需增大法兰的原有尺寸,但其优点是不影响法兰的原有密封性能、缩短检漏时间、简化检漏工作程序且提高了检漏灵敏度等。

　　当法兰需充氦一侧难以形成合适的充氦空腔时,可采用氦罩法进行整体检漏,即通过在被检处包裹简易氦罩来进一步提高氦浓度,从而提高检漏灵敏度和可靠性,而且简易氦罩制作与拆卸方便,便于控制充氦量,降低成本。

参考文献:

[1] 　中川洋(日) . 防止泄漏的理论和实际应用[M] . 北京:化学工业出版社,1983.

[2] 　范垂祯. 再议质谱检漏技术中的喷吹法和吸入法[J] .真空,1998 ,(1) :27-31

[3] 　达道安. 真空设计手册[M] . 第3 版,北京:国防工业出版社,2004.

[4] 　吴孝俭,闫荣鑫. 泄漏检测[M] . 北京:机械工业出版社,2004.