Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

27

Гелій є інертним і нейтральний газом, що забезпечує безпеку і довговічність роботи. Молекула складається з одного атома, її діаметр 0,215 нанометра, щільність гелію, при нормальних умовах, в 7,2 рази менше, ніж щільності повітря, а тяжіння його молекул в 16 800 разів менше, ніж у повітря. Це робить гелій високотекучим і дозволяє йому проникати крізь мікроскопічні отвори. Гелій має відносно низьку ціну. Його надмірна наявність легко визначається мас-спектрометричної осередком завдяки відсутності інтерференції з іншими газами і парами. Вміст гелію в атмосфері дуже мало (5 ррм, тобто 0,0005%), що дозволяє забезпечити високу точність вимірювання, навіть при роботі за методом щупа.

Основні методи контролю герметичності:

Вакуумний метод

Вакууммирование досліджуваного обсягу відкачувальними засобами самого течеискателя (або комбінованими засобами) і подальший обдув гелієм передбачуваного місця течі.

Переваги: висока чутливість, можливість глобального (метод гелієвого чохла) і локального (обдув) контролю герметичності, відносно невисока вартість.
Недоліки: великий час реагування (сильно залежить від величини обсягу виробу і засобів відкачування); при використанні додаткових засобів відкачування можливе зниження порогової чутливості.

Глубоковакуумный метод

Використовується для глобального контролю герметичності. Досліджуваний об’єкт поміщається в вакууммируемую камеру і наддувається гелієм.

Переваги: найвища чутливість, перевірка всього об’єкта, невеликий час відгуку.
Недоліки: висока вартість, обмеження по механічній міцності контрольованого вироби і за його габаритами.

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Метод щупа

Переваги: метод недорогий, потрібна вакуумна потужність течеискателя не залежить від досліджуваного обсягу, можливе дослідження об’єктів, які не можна вакууммировать.
Недоліки: обмежена чутливість, ефективність залежить від оператора, час відгуку залежить від довжини щупа (для щупа довжиною 5 метрів час відгуку становить 1 секунду).

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Метод «зворотного струму» («накопичення»)

Застосовується для контролю цілісних (запаяних, зварених), нерозмикаються об’єктів.
Метод-двоетапний:
1) витримка досліджуваного об’єкта в камері з надлишковим тиском гелію (близько 3 бар)
2) об’єкт вентилюється і поміщається в камеру, вакууммируемую течеискателем (як правило, до 1 х 10 -2 мбар).

Переваги: відносно висока чутливість, підходить для тестування герметичних (обпресованих) виробів.
Недоліки: призначений, в основному, для маленьких виробів, етап в гелієвої камері займає тривалий час, не можна виявити великі течі.

Контроль герметичності і пошук течі здійснюються способами обдування і гелієвих чохлів (камер), способом щупа, барокамери, вакуумних присосок і способом накопичення. Спосіб обдування і гелієвих чохлів в основному застосовується для випробувань вакуумних систем з власними засобами відкачування і елементів вакуумних систем. В цьому випадку на зовнішню поверхню виробу подається пробний газ. У внутрішній порожнині вироби створюється розрідження і фіксується проникнення в неї пробного газу.

Метод щупа гелієвого течошукача, барокамери і вакуумних присосок застосовуються для випробувань виробів, в яких не можна або недоцільно створювати розрідження. В цьому випадку у виробі створюється надлишковий тиск пробного газу і фіксується проникнення його на зовнішню поверхню. Способом вакуумних присосок, крім того, можуть бути випробувані вироби без замкнутої оболонки, наприклад листи металу на цілісність. Спосіб накопичення може з’явитися різновидом будь-якого з перерахованих способів, за винятком, мабуть, способу щупа.

У вакуумній техніці найбільшого поширення набули способи обдування і гелієвих чохлів, причому перший зазвичай застосовується для пошуку течі, другий — для контролю герметичності. В обох випадках вакуумна система течошукача з’єднується з вакуумною системою випробуваної установки. Рекомендується підключати в форвакуумную лінію випробуваної установки.

Метод обдування

Рис. 4.44. метод обдування.

Схематично основні методи контролю герметичності за допомогою гелієвого течеискателя наведені нижче.

Вакуумування досліджуваного обсягу відкачувальними засобами самого течеискателя (або комбінованими засобами) і подальший обдув гелієм передбачуваного місця течі.

Обдув гелієм випробуваної установки проводиться, починаючи з тієї точки робочої камери установки, яка найбільш віддалена за схемою вакуумної системи випробуваної установки від нізковакуумного насоса і яка знаходиться вище інших в просторі, поступово наближаючись до нізковакуумному насосу, як за схемою вакуумної системи, так і по розташуванню в просторі обстежуваних ділянок оболонки вакуумної системи.

Обдув виробляють за допомогою обдувача, що входить в комплект течеискателя, що приєднується до балона з гелієм. На практиці ж завжди є можливість розмістити поблизу балон з гелієм. Тоді зручно користуватися медичної кисневої подушкою, заповненої гелієм. При відсутності обдувача в якості такого може бути використана голка від медичного шприца або тонка, сплющена на кінці металева трубка.

Проводячи випробування розгалужених вакуумних систем з великою довжиною з’єднувальних трубопроводів способом обдування, необхідно враховувати тимчасові характеристики течеискателя і високовакуумного насоса випробуваної установки. Починаючи з моменту піднесення струменя гелію до течі, зміст його в робочій камері випробуваної установки збільшується. Загальна кількість гелію в високовакуумной частини випробуваної установки визначиться різницею потоків гелію, що надходить через текти і видаляється в результаті відкачування.

Характер зміни концентрації пробного газу в течеискачі при обдуванні випробуваної установки буде аналогічний зміні концентрації пробного газу в галогенному течеискателе при випробуваннях способом щупа(див. 4.42).

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Рис. 4.42.

Для забезпечення ефективного пошуку течі швидкість переміщення обдувача повинна дорівнювати 1 см/с для більшості реальних умов випробувань. Зниження швидкості переміщення обдувача невиправдано збільшить тривалість випробувань, збільшення швидкості переміщення обдувача може привести до пропуску малих течі.

Переваги: висока чутливість, можливість глобального (метод гелієвого чохла) і локального (обдув) контролю герметичності, відносно невисока вартість.

Недоліки: великий час реагування (сильно залежить від обсягу виробу і засобів відкачування); при використанні додаткових засобів відкачування можливе зниження порогової чутливості.

Метод барокамери

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Рис. 4.44. метод обдування.

Використовується для глобального контролю герметичності. Досліджуваний об’єкт поміщається в вакуумовану камеру і наддувається гелієм.

Переваги: найвища чутливість, перевірка всього об’єкта, невеликий час відгуку.

Недоліки: висока вартість, обмеження по механічній міцності контрольованого вироби і за його габаритами.

Метод щупа

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Рис. 4.46. метод щупа.

Досліджуваний об’єкт наддувається гелієм і далі обстежується за допомогою щупа течешукача. Для здійснення цього способу до течеискателю через вакуумний шланг приєднується щуп. Встановлюється такий потік газу через щуп, щоб в мас-спектрометричній камері течошукача підтримувалося робочий тиск. Випробування проводяться так само, як і випробування із застосуванням галогенного течеискателя. Чутливість до 10 -7 атм см 2 /с (або до концентрації гелію 0,1 ррм).

Переваги: метод недорогий, потрібна вакуумна потужність течеискателя не залежить від досліджуваного обсягу, можливе дослідження об’єктів, які не можна вакуумувати.

Недоліки: обмежена чутливість, ефективність залежить від оператора, час відгуку залежить від довжини щупа (для щупа довжиною 5 м час відгуку становить 1 с).

Метод зворотного струму

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Рис. 4.47. метод «зворотного струму»

Метод-двоетапний:

  1. витримка досліджуваного об’єкта в камері з надлишковим тиском гелію (близько 3 бар).
  2. об’єкт вентилюється і поміщається в камеру, вакуумируемую течеискателем (як правило до 1×10 -2 бар). Застосування: контроль цілісних (запаяних, зварених), нерозмикаються об’єктів.

Гідність: відносноВисока чутливість, підходить для тестування герметичних (обпресованих) виробів.

Недоліки: призначений в основному для маленьких виробів, етап в гелієвої камері займає тривалий час, не можна виявити великі течі.

Спосіб вакуумних присосок знайшов широке поширення у вакуумній техніці для контролю герметичності елементів вакуумних систем в процесі їх виготовлення. Випробування способом вакуумних присосок проводяться обов’язково з допоміжним низьковакуумним насосом. З течошукачем гнучким вакуумним шлангом з’єднується вакуумна присоска. Конструкція вакуумних присосок буває найрізноманітніша в залежності від форми поверхонь, що перевіряються. Для перевірки площині це зазвичай металевий лист необхідної форми з приклеєним до нього по контуру гумовим ущільнювачем або вакуумним шнуром досить великої висоти. Найбільшого поширення набули присоски у вигляді металевої склянки (рис. 4.48).

Випробування методом гелієвого щупа. Галоїдний метод контролю герметичності виробів

Рис. 4.48. контроль герметичності електричного введення за допомогою вакуумної присоски: 1 — перевіряється виріб; 2 — вакуумна присоска; 3 — гумовий вакуумний шланг для приєднання до течеискателю.

Гост 25136-82

Група г18

Державний стандарт союзу рср

З’єднання трубопроводів

Методи випробувань на герметичність

Pipe-line connections. Leak tightness test methods

Дата введення 1983-01-01

Постановою державного комітету срср за стандартами від 15 лютого 1982 р n 640 термін дії встановлений з 01.01 1983 до 01.01 1988*
________________
* обмеження терміну дії знято за протоколом n 7-95 міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (іус n 11-95). — примітка виробника бази даних.

Перевидання. Лютий 1986 р.
Стандарт встановлює вимоги до основних методів випробувань на герметичність з’єднань трубопроводів.
Стандарт поширюється на роз’ємні з’єднання трубопроводів.
Вимоги до контролю зварних з’єднань трубопроводів — по гост 3242-79 .

1. Загальні положення

1. Загальні положення

1.1. Загальні вимоги до методів випробувань на герметичність — по гост 24054-80 . Для з’єднань трубопроводів застосовують такі основні методи випробувань на герметичність: гідростатичний, манометричний, бульбашковий, мас-спектрометричний і галогенний.
Для орієнтовної оцінки меж застосовності цих методів служать діапазони меж індикації, наведені на кресленні.

Діапазони меж індикації потоку, при натіканні атмосферного повітря через стик вакуумованого з’єднання для наступних методів випробувань на герметичність: 1 — бульбашковий; 2 — гідростатичний без застосування спеціальних індикаторів; 3 — гідростатичний із застосуванням спеціальних індикаторів; 4 — манометричний газовий; 5 — манометричний рідинний; 6 — галогенний; 7 — мас-спектрометричний.

2. Вимоги до основних методів випробувань

2.1. Гідростатичний метод

2.1.1. Метод здійснюється компресорним способом як із застосуванням, так і без застосування індикаторних мас, що наносяться на контрольовану поверхню. Опис способу — по гост 24054-80 .

2.1.2. При проведенні випробувань перед підвищенням тиску необхідно повністю видалити повітря з з’єднання. Якщо при випробуваннях на гідропрочность з’єднання було заповнено холодною водою і на його стінках з’явилася роса, то випробування на герметичність слід проводити після її висихання.

2.1.3. Пробний тиск при випробуваннях визначають за формулою:

Де — умовний тиск (надлишковий тиск, який може витримати з’єднання при нормальній температурі робочого середовища в умовах експлуатації);
— коефіцієнт, що залежить від умовного тиску, визначається по таблиці.

2.1.4. При випробуваннях має бути забезпечено поступове і плавне підвищення і зниження тиску. Забороняється обстукування з’єднання, що знаходиться під тиском. При виявленні крапель, плям і (або) різкого падіння тиску випробування припиняють, з’єднання оглядають для встановлення причин дефекту.

2.1.5. Час випробування однієї сполуки гідростатичним методом не менше 3 хв.

2.2. Манометричний метод

2.2.1. Метод реалізується наступними способами: компресійним, вакуумним, камерним, обдування і порівняння з потоком від каліброваної течі.

2.2.2. Описи компресійного, вакуумного і камерного способів-гост 24054-80 .

2.2.3. Випробування способом обдування проводять в наступному порядку:
Вакуумируют внутрішню порожнину з’єднання;
Знімають показання манометра ;
Обдувають стик з’єднання пробним газом, після чого знову знімають показання манометра, визначають зміну тиску за формулою

Де-чутливість манометра по відношенню до пробного газу;
— показання манометра, проградуйованого по повітрю;
— показання манометра, зняте після обдування пробним газом.
Про негерметичності з’єднання судять за величиною зміни тиску .
Примітка. Рекомендується застосовувати пробний газ, при якому задовольняється наступне нерівність

Де-швидкість дії насоса при відкачуванні повітря і пробного газу із з’єднання;
— потік повітря і пробного газу через стик з’єднання;
— чутливість манометра по відношенню до повітря.

2.2.4. Випробування способом порівняння з потоком від каліброваної течі проводять в наступному порядку:
Вакуумують внутрішню порожнину з’єднання до тих пір, поки тиск в ній не досягне фіксованої величини ;
Подають на текти пробний газ і, змінюючи його тиск, підбирають такий потік через текти, щоб вакуумметр показував ту ж величину ;
За графіком, що додається до паспорта на калібровану текти, визначають потік, відповідний цьому тиску;
Про негерметичність судять за величиною потоку.

2.2.5. При випробуваннях вакуумним способом необхідно встановити за показаннями манометра момент часу, коли тиск у внутрішній порожнині з’єднання почне змінюватися лінійно, після чого через проміжок часу провести вимірювання тиску у внутрішній порожнині з’єднання. Потік через стик з’єднання розраховується за формулою

Де-тиск всередині з’єднання в момент часу ;
— тиск всередині з’єднання в момент часу ;
— обсяг внутрішньої порожнини з’єднання.
Примітка. У з’єднаннях з великим газовиділенням манометр доцільно приєднувати через охолоджувану пастку.

2.2.6. Допустиме падіння тиску при випробуванні компресійним способом рекомендується оцінювати за формулами, наведеними в довідковому додатку 1.
Примітка. Якщо компресійним способом випробовується трубопровід або ділянку трубопроводу, де робочим середовищем служить рідина, то відношення тиску газу до робочого тиску рідини не повинно бути нижче 0,1.

2.2.7. Температурна похибка визначення зміни тиску всередині з’єднання або камери оцінюється за формулою

Де-тиск пробного газу;
— абсолютна температура газу;
— зміна температури за час виміру.

2.3. Бульбашковий метод

2.3.1. Метод здійснюють наступними способами: компресійним, вакуумним, обмилюванням.
Опис способів — по гост 24054-80 .

2.3.2. Якщо в якості індикаторної рідини застосовується вода, то для підвищення її прозорості додають алюмо-амонієві галун з розрахунку 500 г квасцов на 3 м води, після чого розчин слід ретельно перемішати і витримати протягом півтори доби.

2.3.3. При необхідності підвищення чутливості в індикаторну рідину рекомендується додати поверхнево-активна речовина, що не надає шкідливого впливу на матеріали деталей з’єднань.

2.4. Мас-спектрометричний метод

2.4.1. Метод здійснюється наступними способами:
Вакуумної камери, опресування в камері, обдування, щупа, накопичення, накопичення при атмосферному тиску, селективного відбору пробного газу.

2.4.2. Описи способів вакуумної камери, опресування в камері, обдування, щупа, накопичення при атмосферному тиску — по гост 24054-80 .

2.4.3. Способи вакуумної камери і опресування в камері рекомендується здійснювати на установках, схеми яких наведені в довідковому додатку 2.

2.4.4. Випробування способом накопичення проводять в наступному порядку:
Вакуумируют випробовуване з’єднання підключають до нього цеолітовий насос і витримують з’єднання протягом певного часу під вакуумом, після чого з’єднують з шукачем і заміряють фоновий потік пробного газу;
Поміщають з’єднання в камеру, заповнюють її пробним газом або сумішшю газів, що містить пробний газ, і витримують протягом певного часу, після чого з’єднують з течеискателем і заміряють потік пробного газу;
Про негерметичність судять поРізниці показань течеискателя.
Рекомендована схема установки для випробувань наведена в довідковому додатку 2.

2.4.5. Випробування способом селективного відбору пробного газу проводять в наступному порядку:
Подають в порожнину з’єднання пробний газ;
Підключають камеру до течеискателю через селективно проникний по пробному газу елемент;
Про негерметичність з’єднання судять за кількістю продиффундировавшего через елемент пробного газу.
Рекомендована схема установки випробування наведена в довідковому додатку 2.

2.4.6. При випробуваннях способом обдування швидкість руху обдувача по стику з’єднання не повинна бути вище 1,5 мм / с.

2.4.7. При випробуваннях способом щупа швидкість руху щупа по стику з’єднання не повинна виходити за межі діапазону 2…5 мм / с, якщо пробним газом є гелій, і 0,5…2 мм / с, якщо пробним газом є аргон.

2.4.8. Поріг чутливості течеискательной апаратури — по гост 24054-80 .
Примітка. Поріг чутливості установки, що здійснює конкретний спосіб, може істотно відрізнятися від порога чутливості апаратури. Так, при здійсненні способу накопичення поріг чутливості установки на кілька порядків вище, ніж у включеної в цю установку течеискательной апаратури, а при здійсненні способу щупа — на кілька порядків нижче.

2.4.9. Градуювання мас-спектрометричних течошукачів проводять за допомогою дифузійної гелієвої течі типу «геліт» відповідно до опису та інструкції з експлуатації, що додається до кожного зразка течі. В результаті градуювання визначають ціну ділення шкали () вихідного приладу течешукача за формулою

Де — потік гелію від течі » геліт»;
— сталий відлік течеискателя від течі » геліт»;
— відлік течошукача, обумовлений фоновим гелієм.

2.5. Галогенний метод

2.5.1. Метод здійснюється способами обдування і щупа.

2.5.2. Описи способів — по гост 24054-80 .

2.5.3. Значення порога чутливості течеискательной апаратури — по гост 24054-80 .

2.5.5. Приміщення, в якому проводяться випробування галогенним методом, повинно мати припливно-витяжну вентиляцію. Вміст галогенів в ньому не повинно перевищувати 10%.

2.5.6. При випробуваннях способом обдування застосовуються течошукачі з вакуумним датчиком, способом щупа — з атмосферним датчиком.

2.5.7. Градуювання течошукачів з вакуумним датчиком проводять одним з таких способів:
По зміні парціального тиску пробного газу, для чого у внутрішню порожнину з’єднання через натікач вводиться пробний газ і пов’язане з цим зміна показань течеискателя порівнюється зі зміною тиску, що фіксується манометром;
По потоку пробного газу через таровану діафрагму.
Примітка. Перший спосіб рекомендується для з’єднань, що відкачуються для тисків менше 0,1 па, другий — для тисків більше 0,1 па.

2.5.8. Градуювання течошукачів з атмосферним датчиком слід проводити за допомогою галогенної течі «галот» відповідно до опису та інструкції з експлуатації, що додається до кожного зразка течі. В результаті градуювання визначається ціна ділення () шкали вихідного приладу течешукача за формулою

Де-потік з галогенної течі;
— сигнал течеискателя від цієї течі.
Примітка. У зв’язку з тим, що від тривало діючих порцій галогенів датчик може втратити чутливість, необхідна періодична перевірка його початкового струму. Для відновлення чутливості датчика необхідна його тривале тренування при підвищеному напрузі емітера і тиску чистого повітря 10 па.

Додаток 1 (довідковий). Розрахункові формули і номограми для випробування з’єднань трубопроводів на герметичність

Додаток 1
Довідкове

1. Формули для оцінки допустимого тиску при випробуваннях компресійним способом манометричного методу

На рис.1 наведено графік, що дозволяє знаходити область застосовності розрахункових формул 1-3. На чорт. 2-4 наведені номограми, що дозволяють графічно визначити допустиме падіння тиску стисненого повітря.
Приклад: випробувань на герметичність повинен піддаватися ділянку трубопроводу, що включає фланцеве з’єднання. Обсяг внутрішньої порожнини з’єднання м. Раніше з’єднання випробовувалося компресійним способом гідростатичного методу. Поріг чутливості установки, що реалізує цей спосіб, вт. Передбачається відчувати з’єднання шляхом опресування його стисненим повітрям. Пробний тиск стисненого повітря па, температура 293 к, динамічний коефіцієнт в’язкості повітря па * с, універсальна газова постійна, атмосферний тиск па, тривалість випробувань =0,5 год (1800 с).
Обчислюємо і .

Так як па>3,6 * 10 па, то розрахунок ведемо за формулою (3)

Таким чином, з’єднання вважається герметичним, якщо за час випробувань падіння тиску повітря не перевищить 4,3·10па (0,04 кгс/см).

2. Формули для оцінки тривалості випробувань бульбашковим методом

На рис.5 наведені графіки, що дозволяють визначати тривалість випробувань одного з’єднання (при =1, =0,5 мм).
Приклад: ділянка трубопроводу, що містить фланцеве з’єднання, підлягає випробуванням на герметичність способом обмилювання. Поріг чутливості способу вт. Радіус бульбашки, впевнено реєструється при контролі з’єднання, =0,5 мм (5·10 м). У трубопровід подається стиснене повітря під тиском па.
Обчислюємо і .

Так як, то розрахунок ведемо за формулою (5)

Таким чином, тривалість перевірки одного з’єднання повинна бути не менше 30 с.

Перелік позначень фізичних величин

Позначення

Найменування

Обсяг внутрішньої порожнини з’єднання

Атмосферний тиск

Зміна тиску пробного газу за час виміру

Потік атмосферного повітря через стик вакуумованого вироби

Молекулярна маса повітря

Динамічний коефіцієнт в’язкості повітря

Універсальна газова постійна

Абсолютна температура газу

Тривалість випробувань

Тиск пробного газу

Динамічний коефіцієнт в’язкості пробного газу

Молекулярна маса пробного газу

Радіус бульбашки

Кількість бульбашок, що реєструються за час виміру

Рис.1. Області застосовності розрахункових формул

Області застосовності розрахункових формул

Риса.4

Чорт.5. Залежність тривалості випробувань бульбашковим методом від потоку і тиску…

Залежність тривалості випробувань бульбашковим методом від потоку і тиску, розраховані за формулами: 4 (рис.5а); 5 (рис.5б); 6 (рис.5в) при =1 і =0,5 мм

Додаток 2
Довідковий

Рис.1. Схема установки для випробувань на герметичність способом порівняння з потоком від каліброваної течі

Схема установки для випробувань на герметичність способом порівняння з потоком від каліброваної течі

1 , 10 — вакуум-насоси; 3, 5, 7, 9, 11 — вентилі; 2, 4 — ваккумметри; 6 — випробовуване з’єднання; 8 — калібрована текти

Рис.2. Схема установки випробувань на герметичність способом вакуумної камери мас-спектрометричного методу

Схема установки випробувань на герметичність способом вакуумної камери мас-спектрометричного методу

1 2, 3, 5, 8, 10 — вентилі; 4 — випробовуване з’єднання; 6 — вакуумна камера; 7, 11 — вакуумметри; 9, 12, 13-вакуумні насоси

Чорт.3. Схема для випробувань на герметичність способом опресування в камері мас-спектрометричного методу

Схема для випробувань на герметичність способом опресування в камері мас-спектрометричного методу

1 — мас-спектрометричний течошукач; 2, 3, 6, 8, 10 — вентилі; 5-випробовуване з’єднання; 7, 11 — вакуумметри; 9, 12, 13 — вакуумні насоси

Чорт.4. Схема установки для випробувань на герметичність способом накопичення мас-спектрометричного методу

Схема установки для випробувань на герметичність способом накопичення мас-спектрометричного методу

1 — течошукач; 2, 3, 6, 7, 8 і 12-клапани; 4-калібрована текти; 5-випробовувані з’єднання; 9 — цеолітовий насос; 10 — манометричний перетворювач; 11-вакуумний насос

Чорт.5.схема установки для випробувань на герметичність способом селективного відбору пробного газу мас-спектрометричного методу

Схема установки для випробувань на герметичність способом селективного відбору пробного газу мас-спектрометричного методу

1 — мас-спектрометричний течошукач; 2-селективно-проникний елемент; 3-випробовуване з’єднання; 4-випробувальна камера; 5-вентилі

Електронний текст документа
Підготовлено ат «кодекс» та звірено за:
Офіційне видання
М.: видавництво стандартів, 1986

Галогенні течошукачі

Основні характеристики галогенних течошукачів

Гти-6, бгти6, ті2-8 чутливість з виносним щупом порядку 10 -4 , з вакуумним датчиком 10 -6 .

Течошукач гті — 6 оснащений виносним (атмосферним) щупом і вакуумним датчиком які приєднані до вимірювального блоку за допомогою кабелів. При вакуумних випробуваннях пробний газ подають до контрольованого об’єкту за допомогою обдувача. При роботі в атмосферних умовах при відсутності кисню повітря забезпечує роботу чутливого елемента течеискателя без будь-яких додаткових пристроїв. При роботі у вакуумі надходження кисню забезпечується спеціальним пристроєм у вакуумному датчику. Чутливий елемент датчика являє собою реагує на парціальний тиск пробного газу систему складається з двох платинових електродів, колектор і еммітора. Колектор іонів виконаний у вигляді трубки з платинової фольги, яка закріплена в циліндричній втулці з корозійностійкої сталі. Емітор являє собою керамічний каркас зі спіраллю з платинового дроту вставлений коаксіально всередині колектора і закріпленої на керамічній основі. Повинен бути нагрітий до 800-900с. Виносний щуп(фотка) розташований в пластмасовому корпусі, в передній частині знаходиться чутливий елемент захищений металевим кожухом, екраном зі знімним радіатором для охолодження колектор датчика закріплений на втулці. Елемент газової суміші пробного газу здійснюється вентилятором приводиться в обертання електродвигуном. Засмоктується суміш проходить через чутливий елемент і викидається назовні через спеціальний отвір в корпусі щупа. У хвостовій гущавині щупа розташований армотизатор і іонової сигнальної лампою закритою прозорим ковпачком. На рукоятці закріплений струмовідвідний провід, що з’єднує щуп з вимірювальним. При роботі щуп може розташовуватися на відстані до 8м від вимірювального блоку течеискателя. Обдувач виконаний у вигляді порожнистої стінки і закінчується з одного боку штуцером для приєднання гумового шланга, а з іншого боку вихідним соплом. Вакуумний датчик являє собою корпус фланець на якому змонтовані емітор, колектор, кисневий інжектор. Емітор закріплений на керамічному каркасі, а датчик закріплений на фланці за допомогою трьох стійок. Кисневий інжектор призначений для подачі кисню до чутливого елементу датчика. Інжектор являє собою стакан заповнений порошком перманганату калію, який при високій температурі розкладається з виділенням великої кількості кисню, який через спеціальний отвір в склянці надходить в чутливий елемент датчика. Течошукач оснащений каліброваної течеголовой зі змінними насадками забезпечують отримання стабільних потоків парів галогеносодержащего речовини гекса-хлор-етану різної величини. Калібровану текти використовують при регулювання течеискателя на задану чутливість при атмосферних випробуваннях. Калібрована текти являє собою металевий циліндр. Всередину циліндра засипають порошок гекса-хлор-етану спеціальному напрямні забезпечують сталість розташування щупа течеискателя щодо каліброваної течі при градуйованої шкали вимірювального приладу. Потік газу регулюють з мідними насадками. Випробування галогенними течеискателями можна проводити фреоном або його суміші з повітрям, способом щупа або вакуумного датчика.

Мас-спектрометричний метод.

Метод контролю герметичності і течеискания із застосуванням мас-спектрометричних течеискателей набув найбільшого поширення. Принцип дії мас-спектрометричного течошукача полягає в реєстрації проходження через течі пробного газу за допомогою мас-спектрометра. Мас-спектрометрія це метод поділу за допомогою електричних і магнітних полів складної суміші газів або парів на компоненти в залежності від відношення маси іона кожного компонента до заряду відповідного іона. Мас-спектрометричний течеискатель по суті являє собою газоаналізатор налаштований, як правило, на реєстрацію вмісту газової суміші будь-якого газу зазвичай інертного. У більшості випадків пробним газом є гелій, тому мас-спектрометричні течошукачі називають гелеєвими, іноді застосовують аргон, неон, водень і їх суміші. Застосування гелію в якості пробного газу дозволяє створити течеискатель порівняно простої конструкції, що пов’язано з малим вмістом гелію в атмосфері приблизно 5х10 -4 %. Мас-спектрометричний аналіз газів здійснюваний в умовах високого вакууму зводиться до наступних процесів: перетворення молекул аналізованого газу в позитивні іони з зарядом е.створення моноенергетичного іонного пучка шляхом прискорення отриманих іонів електричним полем, а також розкладання пучка заряджених іонів на компоненти в залежності від відношення маси до заряду. Реєстрація, а також реєстрація та вимірювання інтенсивності виділеного іонного пучка. Відношення маси до заряду називають масовим числом. Мас-спектрометричні течошукачі мають високу чутливість.

Налаштування мас-спектрометричного течошукача здійснюють за допомогою коліброваних течей геліт1 або геліт2. Дія таких течі засноване на дифузію гелію крізь мембрану з плавленого кварцу (геліт1) або з молібденового скла (геліт2). Колібровані течі виконані у вигляді металевих балонів з патрубками для приєднання до течеискателю або випробуваної системи. Зарубіжні течошукачі мають ряд відмінних рис і можуть крім гелію працювати зі спеціальними газовими сумішами, наприклад, хеміксал(20% гелію, 35% азоту, 40% неону, 5% водню) або хеногава(35% гелію, 65% іона). При випробуванні течошукача підключають до контрольованих об’єктів за різними схемами. Ці схеми мають невелику відмінність і застосування їх залежить від розмірів об’єкта. Також існують різні способи контролю це спосіб накопичення, який застосовується для визначення загальної герметичності замкнутих об’єктів працюють під тиском. Спосіб обдування застосовують при випробуваннях вакуумних систем мають власні засоби відкачування, а також їх елементів. Спосіб щупа застосовують при пошуку течі в закритих великогабаритних об’єктах, ємностях гідравлічних і газових систем або їх елементів працюють під тиском. Застосовують ще спосіб барокамери і спосіб вакуумних камери і присосок.

Катарометричний метод

Застосовують для контролю герметичності замкнутих газових систем працюючих під тиском. Метод заснований на реєстрації зміни теплопровідності газової суміші при зміні в ній концентрації індикаторного (пробного газу) пройшов через не щільність. Для вимірювання не щільності газової суміші використовують нагрівається струмом провідник поміщений в камеру заповненої аналізованої сумішшю. При сталості віддається провідником теплоти і температури стінок камери, теплопровідність газової суміші буде однозначно визначати температуру провідника, і отже його опір. Теплопровідність пробного газу відмінна від теплопровідності інших компонентів суміші. При випробуваннях її порівнюють з теплопровідністю повітря. В якості індикаторних використовують ті гази коефіцієнти теплопровідності яких значно відрізняються від коефіцієнта теплопровідності повітря (наприклад, водень, гелій, метан, пропан, бутан). Датчик катарометричного течеискателя являє собою так звану катарометрическую осередок розташовану на виносному щупі. Корпус датчика виконаний у вигляді масивного мідного блоку. Щоб уникнути зовнішніх теплових впливів на чутливі елементи. Термочутливими елементами є дві вплавлені скляні трубки в капіляри, тонкі металеві (платинові або платино-радієві) нитки з певним опором, кожна нитка натягнута уздовж осі датчика по двох паралельно розташованих каналах і нагрівається проходять по ним електричним струмом. Нитки включені в плечі мостової схеми, два резистора входять до складу вимірювального блоку течеискателя. Перед контролем об’єкта міст балансують пропускаючи через канали датчика чисте повітря за допомогою вентилятора. При контролі датчик переміщують уздовж поверхні контрольованого об’єкта. Якщо витік пробного газу з об’єкта відсутній, то міст залишається в збалансованому стані, оскільки вхідні отвори каналів датчика розташовані на різних відстанях від контрольованої поверхні, то при витоку з об’єкта пробний газ разом з повітрям буде проходити через верхній канал датчика. У той час як в нижній канал як і раніше буде потрапляти тільки чисте повітря. У слідстві відмінності коефіцієнтів теплопровідності пробного газу і повітря змінюються умови охолодження чутливих елементів датчика, а також електроопір його верхньої нитки. В результатіМіст вийде зі стану рівноваги. Напруга дисбалансу моста реєструють вимірювальним приладом сполученим системою сигналізації про наявність течі. Датчик течеискателя вельми чутливий до витоків пробних газів в слідстві застосування компенсаційної схеми. Необхідне значення чутливості і продуктивності контролю вибирають регулюючи частоту обертання вентилятора. При цьому чутливість методу залежить від виду пробного газу (наприклад, при використанні 90% фреону з повітрям чутливість становить 4х10 -3 мм 3 мпа/с). Таким методом можна виявляти витоку практично будь-яких газів. Можливо також його використання для виявлення парів летючих індикаторних рідин. Недоліками методу є невисока чутливість, велика інерційність, а також залежність показань проділу від наявність в навколишньому середовищі різних парів і газів, включаючи пари розчинників використовуваних для підготовки контрольованого об’єкта до випробувань. Найбільше застосування отримали течошукачі тп7101, тп7101м. Основними елементами течошукача тп7101 є щуп, перетворювач, блок живлення і телефонні навушники. Течешукач має звукову і світлову сигналізацію про наявність течі, маса течеискателя 13,5 кг.швидкість переміщення щупа 3-8мм/c, відстань до поверхні 1-3мм. Течеискатель тп7101м має батарейне живлення і маса 4 кг.

Галогенний метод

Галогенний метод контролю раніше називався галоїдним. Застосовується в різних областях промисловості. Його використання особливо ефективно при оцінці герметичності, обсягів великого розміру або систем сильно розгалуженими трубопроводами не великих перетинів. Часто галогенний метод визначають для визначення місць пошкодження газопроводів або газонаповнених камер. Вакуумні галогенні випробування виконують при контролі низько і високовакуумних системах. В якості пробних газів застосовують газоподібні фреони, оскільки вони не отруйні і порівняно дешеві. Тиск який можна створити в об’єкті контролю обмежена пружністю парів галогеносодержащего газу при температури випробувань (наприклад, для фреону 12 при нормальній температурі парціальний тиск становить близько 0.6 мпа) тому при тисках 0.6-0.93 мпа слід застосовувати фреон 22, а при тисках 0.83-3.24 мпа фреон 13. Іноді застосовують інші галогеновмісні речовини: дихлоретан, чотирьох хлористий вуглець, хлористий метил. При тисках в об’єкті перевищують 0.6 мпа зазвичай використовують суміш фреону з повітрям.

34 манометричний метод .

Засновані на реєстрації вимірювання випробувального тиску контрольного або пробного речовини в результаті наявності течі. Цими методами відчувають замкнуті системи, резервуар, гідравлічні та газові систем, їх елементи. В якості контрольних речовин застосовують рідину, наприклад, вода і гази, повітря, азот, аргон, гелій, аміак. А в якості пробних: ефір, бензин, ацетон, вуглекислий газ. Індикацію течі здійснюють за показаннями приладу. При контролі вакуумних систем здійснюють теплові іонізаційні та магнітні вакуумометри.

Спосіб індикації фарби

Знаходь застосування для контролю тих об’єктів, які вже в процесі виготовлення заправляють робочим середовищем фарбують і сушать, а потім відправляють замовнику. В цьому випадку контроль герметичності здійснюють під час сушіння. У фарбу яка служить лакофарбовим покриттям додає спеціальний індикатор, наприклад, бром фенол синій, який реагує на робоче середовище. У місцях витоків робоче середовище вступає в хімічну реакцію з індикатором. В результаті на фарбі утворюються сині плями, які вказують на місця течі.

Хімічний метод

Цим методом користуються для контролю герметичності ємностей елементів гідравлічних і газових систем працюючих під тиском, а також відкритих виробів. В основі методу лежить хімічна взаємодія аміаку або інших газів з індикаторною речовиною, які в результаті реакції змінюють своє забарвлення. В якості контрольного газу зазвичай використовують суміш аміаку з повітрям або азотом. Для індикації течі застосовують: бром фенол синій, фенол фтоліїн, бром бензол, нітрат ртуті. Індикаторні речовини розчиняють у воді, гліцерині або спирті і просочують ними фільтрувальний папір, або світлу тканину. Перед контролем хімічним методом вироби піддають гідравлічному або пневматичному випробуванню, а потім його заповнюють контрольним газом до випробувального тиску, потім укладають на контрольовані ділянки стрічку просочену індикаторною речовиною і витримують її протягом певного часу зазначених в технічних умовах. Випробувальний тиск 0.1-0.15 мпа і воно, як правило, не повинно перевищувати робочого. Хімічний метод простий і його виконання не вимагає спеціального обладнання і високої кваліфікації персоналу. Чутливість даного методу не висока. Крім, того зміна кольору індикаторного речовини може бути викликана вуглекислим газом і іншими речовинами.

Схожа інформація.

Галогенний метод виник в період широкого промислового освоєння холо-дільників з використанням фреонів в якості хладоагента. Але незабаром метод почав швидко розвиватися і застосовуватися в різних галузях промисловості. В даний час він є одним з найбільш поширених апаратурних методів течеискания, поступаючись першістю лише мас-спектрометричному. Метод широко застосовується в авіації, судно -, приладо — і ракетобудуванні, енергетиці, інших галузях промисловості. Мето-ду віддається перевага при контролі герметичності великих обсягів або сис-тем з розгалуженими комунікаціями, газонаповнених кабелів і трубопроводів, герметизируемих систем, що не під-даються вакуумированию. Особливо ефективне застосування галогенного ме-тода при контролі виробів, в яких галогеновмісні речовини використовують-ся в якості робочих (аерозольні упа-кування, холодильники, кондиціонери).

Реалізується галогенний метод кон-троля герметичності на базі галогенних течошукачів. Дія цих приладів засноване на властивості до 800 … 900°с платини різко збільшувати емісію позитивних іонів в присутності галогеносодержащих речовин. Цей ефект, відкритий райсом в 1910 р, реалі-зуется в двоелектродной системі, со-стоїть з колектора і розжареного емітера, між якими створюється електричне поле. Ефект спостерігається як при атмосферному тиску, так і у вакуумі. При різниці потенціалів між-ду електродами 200 … 250 в емітовані іони переносяться на колектор, утворюючи електричний струм у зовнішньому ланцюзі, реги-стріруемий індикатором.

Фоновий і активований струми при галогенному ефекті обумовлені іонами лужних металів, що утворюються в результаті іонізації на поверхні пла-тини атомів лужних металів, діф-фундірующіх з глибини платини або надходять на її поверхню в резуль-тате випаровування з розігрітого кераміче-ського підстави емітера. При надходженні до поверхні емітера галогенів, останні реагують з іонами лужних металів, і поверхня, в більшій чи меншій мірі, звільняється від адсор-бірованних іонів. Робота виходу еміте-ра збільшується, відповідно, увели-чивается ефективність іонізації і воз-розтане іонний струм. Коли надходження галогенів припиняється, поверхня емітера знову покривається шаром луг-них іонів, робота виходу емітера сни-жается і іонний струм зменшується до фо-нового значення.

Ступінь поверхневої іонізації, тобто відношення іонів n + до числа ній-тральних молекул n о, що залишають по-верхность за 1 с, виражається формулою ленгмюра-саха:

N + / n 0 = β ехр [(-е v + ф) / kt ],

Де β-константа, що залежить від роду газу і металу; ф-робота виходу електрона з металу; е — заряд електрона; v — потенці-ал іонізації молекул газу; k — постійна больцмана; т — абсолютна температура емітера.

Величина іонного струму:

J=en + =e n 0 β ехр [(- е v + ф) / kt ],

Запас лужних домішок в платині невеликий, і стабільність ефекту поддер-живается в основному надходженням на поверхню платини нейтральних атомів лужних металів з керамічного ос-нованія, що контактує з емітером.

При надходженні до емітера більше-го кількості галогенів спостерігається яв-лення «отруєння» — часткове або пів-ве зникнення галогенного ефекту, який відновлюється при роботі емітера в атмосфері чистого повітря.

З часу своєї появи гало-генні течеискатели постійно здійснювалися з метою стабілізації фо — нового сигналу і зниження ймовірності отруєння емітера.

Велика увага приділяється техно-логії приготування кераміки та її соста-ву. Зокрема, можливе застосування кераміки на основі β-а1 2 о 3 , що допускає використання датчика при знижених температурах (300 … 600 замість 800°с у разі використанняКераміки з стеатиту). При цьому стабілізується фоновий струм, зменшуючи небезпеку отруєння. Змінюючи конструкцію датчика, здійснюють попередню підготовку проби для стабілізації температурного режиму датчика, досягнення селективності по-сліднього по відношенню до різних ти-пам фреонів, зниження небезпеки отрав-лення. Іонізаційну ефективність датчика підвищують за допомогою формувача потоку газу на його емітер.