真空检漏技术
真空学领域术语
一个真空系统,经相当长时间抽气之后,仍然达不到预期的真空度,可能的原因有:抽气情况不良,即抽气系统本身的问题。放气,即真空系统或容器内部存在气体或气源。漏气,即真空系统或被抽容器存在漏孔或缝隙。至于漏气是检漏技术所要解决的问题,即准确检出漏孔并加以修补。常规检漏内容包括:用适当的方法判断真空系统中漏气问题是否存在。确定漏气率。找出泄漏部位,以便修补堵漏。
漏气判定
如何判断真空系统是否存在漏气,通常采用静态升压法,即把容器抽到一定压强后,关闭阀门将被抽容器与泵隔开,若容器漏气或材料放气,容器中的压强将随时间而上升。用真空计每隔一定时间计量一次容器中的压强,可得出压强/时间曲线。由于容器的漏气与出气情况不同,其曲线也不同
1.直线A
压强不随时间变化,说明系统即不漏气,也不放气。真空度上不去的原因是泵工作不良。
2.直线B
压强开始上升很快,而后上升速度渐渐减慢而趋于平衡,这说明容器没有漏气。真空度上不去的原因主要是放气的影响。因为放气速率随压强的升高和时间的延长而降低,故曲线渐趋向于平衡。
3.直线C
是一斜率为ΔP/Δt的直线。这说明只有漏气而没有放气。
4.曲线D
开始压强上升较快,而后渐渐减慢,最后变成斜率为ΔP/Δt的直线。这说明容器即有放气也有漏气。曲线D可以认为是B和C的叠加。如果出现曲线C和D的情况,则判定系统有漏气。
表示方法
有漏气必有漏孔,真空技术中通常指的漏孔是非常微小的,其截面形状各不相同,漏气路径也各式各样。漏孔常出现在焊缝搭头、应力集中、弯折、拆卸等部位,一般是由于焊接、表面不清洁、工艺规范不当、结构不合理、安装不仔细等原因造成。
漏孔的几何尺寸很小,肉眼不能察觉,加之漏气路径各式各样,截面形状又很复杂,所以漏孔的大小极难用其几何尺寸来度量,在真空技术中漏孔的大小有专门的表示。
由气体定律PV=M Rt/μ可知,当温度一定时,气体的质量M可以用气体的压强和体积的乘积PV(即气体量)来表示,而PV又是容易测量的,所以漏孔的大小可以用单位时间漏入系统的气体量(PV)来表示,亦称漏率。其物理意义为压强×体积/时间。漏率的国际单位为“瓦特”(W)或帕·立方米/秒(Pa·m3/s)。
漏孔的漏率也就是通过漏孔的气体流量,这个气体流量受环境温度、漏孔两端的压差和气体种类等因素的影响。因此为了客观地反映漏孔的大小,就必须考虑到上述三个因素。一般为了设计、计算和运用方便起见,将漏孔的漏率定义为:在环境温度23℃条件下,漏孔的一端为一个标准大气压,而另一端为真空状态时,单位时间内流过漏孔的空气的气体量。
最大估算
一个真空系统(或容器)要求做到绝对不漏气是不现实的,也是没有必要的,所以就要根据真空系统实际应用的具体条件,对漏率指标提出合理的要求,只要漏孔的漏率已足够小,使得平衡压强低于真空系统工作所需的压强,这些漏孔就是允许的。真空系统正常工作所能允许的做大漏气量,称最大允许漏率,简称允许漏率。此值不仅是设计真空系统的一项主要指标,也是检漏的依据。
如果已知允许的总气载,而没有具体指明究竟有多大,那么,在设计合理的前提下。最大允许漏率Q漏=0.1Q总,不同真空系统所允许的总漏率也不同。
1.动态系统
即边抽边工作的真空系统。通常的真空泵、真空设备都属于这一类。这种系统是利用一定抽速的泵来获得和维持真空,即使系统存在较大的漏孔也可以达到所要求的真空度,因此对气密性和放气的要求相应降低。显然,这种系统一旦与泵隔开,真空度会急剧下降。对于这种系统,容许的最大气载可以用气体流量恒定关系来获得。
当系统达到动态平衡时,单位时间进入系统空间的气量必然等于被泵抽走的气量。此时的平衡压强就是系统所能达到的极限压强P0,即Q=S有效·P,其中Q=Q放+Q漏。因此,所允许的最大气载Q总≤S有效·P。在结构材料合理的情况下,一般取Q漏0.1Q总≤0.1S有效·P。又因为S有效=(SP·C)(/SP+C),式中SP、C分别为泵的抽速和导管的流导。将其代入计算得:Q漏≤[0.1P(0SP·C)](/SP+C)。
2.静态系统
密封容器达到一定真空度后与真空泵隔开。通常的电真空器件、真空容器都属于该类系统。
设器件封离真空系统的压强为P0,器件能够正常工作的最高压强为Pt,器件能保存和正常工作的时间为(t使用寿命)。那么,所允许的总气载(漏气和放气)是:Q总≤([Pt-P0)V]/t,其中V表示器件的体积。所允许的最大漏率为:Q漏=0.1Q总≤[0.1V(PtP0)]/t。
检漏方法
由于真空系统的多样性,因此检漏方法也各式各样,专业厂家也设计制造了许多专门用于检漏的仪器(检漏仪)。
1.对检漏方法的一般要求
(1)检漏灵敏度高,可以检出很小的漏孔;
(2)反应时间短,可以提高工作效率;
(3)能定位、定量,即不仅能够找出漏孔的位置,还能确定漏率的大小,以便确定是否合乎质量要求;
(4)能无损检漏,不使被检设备受到损坏和污染;
(5)稳定性好,即保证足够长时间内灵敏度稳定可靠;
(6)所用“示漏气体”在空气中含量低、无毒、不腐蚀零件;
(7)检漏范围大,从大漏孔到小漏孔都能检测,以减少检漏设备的数量和费用;
(8)检漏时应洁净无油,满足一些特殊要求。
2.选择检漏方法的原则
(1)主要根据被检漏设备的允许漏率为依据,由于一个设备的允许漏率是很多漏孔漏率的综合,为找到一个单个漏孔,所选择的检漏方法的检漏灵敏度就要高于允许漏率1~2个数量级。如一个设备的允许漏率为10-11W,而必须选用的检漏灵敏度为10-12~10-13W;
(2)根据具体被检对象,所用方法简便易行、经济实用。
3.检漏方法的分类
按被检容器所处的状态可分为两大类,即加压检漏法和真空检漏法。
(1)加压检漏法。在被检容器内充入一定压力的气体(称试验气体或者探漏气体)或液体,当容器上存在漏孔时,气体(或液体)便从漏孔中逸出,从哪里逸出,逸出量的多少等,就可判断有无漏孔存在、漏孔位置和大小。属于此类检漏方法有:
水压法:将清洁的水压入被检容器中,一般水压在2~3个大气压左右,观察容器外壁有无水珠出现,根据水珠出现的位置大小和快慢,来确定漏孔位置和估计漏气量的大小。
气压法:将试验气体(空气或其他气体)压入被检容器,在外面检查有无气体逸出,具体方法有:火焰、气泡指示法(水槽法、皂膜法);氨检漏法;卤素检漏仪和氨质谱仪吸嘴法和放射性同位素法。其中卤素检漏法是,金属铂在高温(常用850~950℃)下产生正离子发射(主要是碱金属离子),这种发射遇到卤素气体时急剧增加,依据这个现象可以制成一种检漏仪器,即卤素检漏仪。
铂的离子发射现象被设置在一个探头中,探头是一支二极电子管结构,加热丝、阳极及不锈钢阴极组成一间热式二极管,后部安装吸气风扇,使用时不断吸进气体,工作时二极管的阳极由灯丝加热到850~950℃,阴极对阳极加有250V负电压并收集正离子,离子电流由电子电路放大后,用仪表指示,考虑到检漏时无暇观察仪表指示
示漏气体多用氯的卤化物,如氟利昂、氯仿、四氯化碳等,其中以氟利昂无毒、不可燃、蒸汽压力高、灵敏度高被广泛应用。检漏时,卤素气体充于被检件内,用外探头在外部
寻找漏孔。这种方法可检出10-9 Pa·m3/s的漏孔,工业产品一般为10-6~10-7Pa·m3/s。
(2)真空检漏法。将被检容器内部抽空后,再把试验物质施于容器外表可疑位置。如有漏孔,试验物质便通过漏孔
进入容器,通过一些方法或仪器指示出来,从而可判断出漏孔的位置和大小。属于此类的方法有:静态升压法;放电管法;真空计法;氢-钯法;离子泵法;高频火花检漏法;卤素检漏法;质谱检漏法。其中离子泵检漏法是,溅射离子泵的离子流大小可反映真空系统真空度的高低,因此,类似于电离真空计的方法,用离子泵的电流指示可对系统或被抽容器进行检漏。这也是一种既简单又灵敏的检漏方法。
相关资料
实用真空检漏技术
内容简介
本书是作者在几十年的真空检漏技术工程经验以及培训教学基础上,结合近几年出现的新技术、新成果综合编写成的。内容丰富、技术先进。
全书共分7章,其中包括:检漏的一般概念、检漏的真空基础、常用的检漏方法、标准漏孔及其校准等。重点介绍了氦质谱检漏仪法和四极质谱计检漏法,并给出了应用实例。
本书主要为广大真空检漏技术人员提供服务,亦可作为真空检漏培训班教材使用,并为大专院校师生提供重要参考。
图书目录
第1章 检漏的一般概念
1检漏技术的地位和应用
2检漏技术的主要术语
3压力与漏率关系
3.1动态真空
3.2静态真空
1.4检漏的任务
1.4.1真空抽不好的原因
1.4.2不能保持压力的原因
1.4.3检漏的任务
参考资料
最新修订时间:2023-04-05 14:19
目录
概述
漏气判定
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