正压标准漏孔(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术网整理 作者:剑气书生
  随着我国工业事业的发展,石油、天然气、化工、医疗、航天等行业不断向超高压,超高温等方向发展。密封严密性不断地提出新的技术要求,目前世界上最灵敏的检漏法是“质谱法”而正压检漏一般采用吸枪法或质谱仪吸枪累积法。而这方法检漏的准确性要用正压漏孔进行评定,因此制造一个合格的不受压力改变,温度变化影响的漏孔非常至关重要。

一、正压漏孔的制作

  漏孔是在壁两侧压力差或浓度差作用下,使气体或液体从壁一侧流到另一侧的孔洞、孔隙或一个封闭器壁上的其它结构。气体之间存在压力差或浓度差时形成气体流动,通过漏孔的气体流动通常称为泄漏。在实际应用中泄漏一般产生在两种状态下,从高压(高于大气压)漏向大气和从大气漏向真空。

  漏孔可为负压漏孔,也可为正压漏孔,主要决定于使用条件。在入口压力100(1±5%)KPa,出口压力低于1KPa温度为25±5℃条件下,露点低于25℃的空气,通过漏孔的流量来校准空气漏率。

  在入口压力(大于100KPa—20000KPa)出口压力100KPa,温度23±7℃情况下,漏率值不变的漏孔,为正压漏孔,它受压力、温度、气体种类影响。

  正压漏孔常用全金属通导型,其特点反应快,无累积,漏率稳定,不易堵塞。目前常规的正压漏孔可伐压扁型与无氧铜压扁型,最大缺点是随着压力增加,漏率值随着压力减小,不能恢复其原来值,漏孔芯发生形变。由于材料的性质,用于高压漏孔就变得不能。

1、材料的选择

1)、可伐—镍钴铁合金。其中17-18%的钴,28-29%的镍,其余为铁。可伐冷加工促进r相转变α相,因此必须退火,压力过高金属断裂,使得它制作通导型漏孔范围很小,从10-4到10-6Pam3/s。

2)、无氧铜。铜含量≥99.99%,含氧量低,便于机械加工,抗拉强度和延伸率均好,高温易氧化。在空气中易产生“铜绿”,它可制作从10-4到10-6Pam3/s的漏孔。通导型无氧铜漏孔受到高压,漏孔会发生形变,并不能恢复。

3)、蒙乃尔合金。它是镍铜合金,2/3镍和1/3铜,是精制镍铜合金的典型代表,它兼备高强度、可延性、可焊性和优良耐腐蚀能力,它不受压力的影响。高温时它比不锈钢有更好的强度。
性能:抗拉强度δ6:450—500(软棒),600—850(硬棒);加工率60%;延伸率25—40%;硬度HB:135(软材),210(硬材);弹性模量170KN/mm2。

2、漏孔的制作:

  通导压扁型漏孔的制作,已经流行40多年,均大同小异,由于使用者漏气量、入口压力、出口压力不同要求,制作工艺差别很大,尤其是退火温度,保温时间,漏孔在模具中承受压力等。
漏率范围可达(10-4—10-10Pam3/s),入口压力(0.11MPa—20MPa),出口压力0.1MPa的正压漏孔的制作。

二、正压漏孔的校准

  正压漏孔校准装置一般采用定容法和恒压法两种工作原理。在此基础上又研究了累积比较法、标准气体法、流量比较法、压力比较法、质谱计法等各种方法,但都以定容法和恒压法为基础。1997年美国材料和测试学会“校准气体参考漏孔的标准规范<E908-82>”。该规范毛细管—水柱位移法为恒压法,气体累积法为定容法。欧洲标准化委员会1995年(CENTC138WFG/6n3rev3)也采用类似毛细管—水柱位移法。瑞士Balzers公司在1995年建立了基于恒压法的正压漏孔的校准系统。我国是采用恒压法测量,测量范围10-7—10-5Pam3/s。我们采用质谱比较法校准,准确数据由510所国防科委计量站提供。

三、实验数据与结果分析

  作者从2005年开始选择蒙乃尔合金材料制作正压漏孔,已经3年多的时间。如照片所示。

正压标准漏孔

通过几十支漏孔测试和使用者运用效果良好。下述为相关实验数据的记录。

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