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泄漏检测方法及分类(二)

(上海陆灵精密机械有限公司撰稿,未经书面许可,不得转载)

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2.10放射性同位素法
      使用对人体没有危害的放射性气体进行检漏。例如,Kr85放射性气体的半衰期为10.3y。这种气体产生0.67MeV的射线,0.54eV的射线。另外,还可以使用带有Br85的甲基溴(CH3Br)作为示漏气体。Br85的半衰期为36h,可产生0.5MeV的线。用混入少量放射性气体的空气,将试验容器加压。如有泄漏,放射性气体就会随空气一起漏出。用闪烁计数管等检测射线,从而可以知道泄漏地点和大致的泄漏量。
      该方法的灵敏度取决于示漏气体中放射性气体的浓度、加压用气体的量与压力、加压时间以及放射性气体流至计数管的时间,其灵敏度大致为10-6cm3/s。检测时,如果一边移动计数管,一边寻找最大计数的位置和方向,就可以准确地判断出泄漏位置。放射性气体价格昂贵,回收装置较为复杂。另外,进行试验时,通常需要专门设备。使用放射性气体又需要一定的专门知识。因此,试验成本很高。
2.11氦质谱检漏仪吸嘴法
      用于真空残余气体分析的质谱仪都可以用来检漏(其示漏物质有氢、氦、氩等),但检漏灵敏度各不相同。专门用来检漏的质谱仪叫质谱检漏仪。其特点是灵敏度高,性能稳定。特别是用氦做示漏气体的氦质谱检漏仪,是真空检漏中灵敏度最高、用得最普遍的一种检漏仪器。氦质谱检漏仪由离子源、分析器、接收器、真空系统、电子线路及其它电气部分组成。目前使用的氦质谱检漏仪大多为磁偏转型的。
      氦质谱检漏仪的灵敏度,即最小可检泄漏率,就是在仪器处于最佳工作条件下,以0.1MPa的纯氦为示漏气体,进行动态检漏时所能检出的最小漏孔的泄漏率。所谓“最佳工作条件”系指被检件出气很少,且没有较大漏孔,同时仪器本身的参数是调整到最佳工作状态等条件;所谓“动态检漏”即指检漏时不用累积法,检漏仪本身的真空系统仍在正常抽气,仪器的反应时间不大于3s(其中真空系统的时间常数不大于1s)等情况;所谓“最小可检”是指信号是本底噪音的两倍;所说的“泄漏率”系指0.1MPa的干燥空气通过漏孔漏向真空端(压力远比0.1MPa低)的泄漏率。氦质谱检漏仪吸嘴法的灵敏度约为10-9cm3/s。
三、真空检漏法
3.1静态升压法
      将真空泵与被检设备或密封装置相连接,然后抽真空。压力降至某一值时,停止抽真空。同时关闭阀门,放置一段时间。在放置时间里,如果压力急剧上升,就可判断泄漏率很大。如果压力没有大的变化,就可认为泄漏率很小,或者没有泄漏。静态升压法也称为真空放置法。
      采用静态升压法很容易得到被检设备的总的泄漏率,但不能具体判断出泄漏点。
3.2液体涂敷法
      将被检被检设备或密封装置抽真空。在它的表面涂上水、酒精、丙酮等液体。如果该液体接触到漏孔,就可能进入漏孔或把漏孔盖住,涂敷的液体产生流动,同时引起真空侧压力的急剧变化,测出这个变化,就可以确定覆盖液体部分的泄漏情况。
      该方法的灵敏度不容易作出精确分析,在某些假定的前提下,可以作大致的估计。
      该法的应答时间在几秒至几分钟左右,它是由漏孔的大小和涂敷液体的性质决定的。泄漏越大,应答时间越短。
3.3放电管法
      示漏气体通过漏孔进入抽真空的容器或密封装置后使放电管内放电光柱的颜色发生变化,据此可判断漏孔的存在。为了便于观察放电光柱的颜色,放电管的管壳采用玻璃泡壳。它适用的压强范围约为1~100Pa。在此范围内空气的放电颜色为玫瑰红色。此方法的灵敏度为10-3Pa×m3/s。
3.4 高频火花检漏器法
      高频火花检漏器也叫高频火花真空测定仪,可用于玻璃真空容器的检漏与真空度测定,当放电簧与玻璃真空容器接近时,在容器内激起高频放电。如果放电簧沿玻璃表面移动,当其尖端距表面1cm左右时,若没有漏孔,则会在玻璃表面形成散开的杂乱火花,如果玻璃壁有漏孔,则可形成细长而明亮的火花束,束的未端指向漏孔。
      高频火花检漏仪在玻璃容器内激发放电的颜色与放电管相同,因此,与放电管一样也可根据放电颜色的改变进行检漏。
      高频火花检漏仪不能直接用来检测金属容器和管路的漏孔,因为高频火花在金属表面被短路,不能使容器内部激发放电,此时应该用真空胶管把一段玻璃管接到金属真空系统上,用高频火花检漏仪在玻璃管内激起放电,然后在系统怀疑有漏孔的地方施以示漏物质,观察玻璃管内放电颜色有无变化,从而判断有无漏孔及漏孔位置。
      高频火花检漏仪的工作压强范围为几百帕斯卡至零点几帕斯卡,灵敏度为Pa×m3/s。
      使用时应注意放电簧不要长时间停在一处,因为这样会将玻璃壁打穿而造成漏孔。放电簧不要接近金属架或其它金属零部件,以免发生触电事故。
3.5 真空计法
      (1)热传导真空计法 热传导真空计(热阻真空计和热电偶真空计)是基于低压强下气体热传导与压强有关的性质来测量真空系统内的压力的。此外,还可以利用热传导真空计的读数不仅与压力有关,而且还与气体种类有关的性质来进行检漏,当示漏气体通过漏孔进入真空系统时,不仅改变了系统内的压力,也改变了其中的气体成份,使热传导真空计读数发生变化,据此可检示漏孔的存在。
      (2)电离真空计法 大多数高真空系统上都带有电离真空计,此时也何用它来进行检漏。示漏物质通过漏孔进入系统后,真空计的离子流将发生变化,由此可测出泄漏率。
      (3)差动真空计法 差动真空计法也叫桥式真空计法,检漏装置如图5.9所示。它由两个真空计和一个阻滞示漏气体通过的阱所组成,两个真空计的输出讯号以差分形式输出。检漏前,将系统抽成真空,将阱加热除气,并将电路调平衡。检漏时,当示漏物质通过漏孔进入系统后,可不受限制地进入第一个真空计内,由于阱的作用,示漏物质进入第二个真空计的量要受到限制,这样,两个真空计的输出讯号就不一致,给出差分讯号,由此便可以指示漏孔存在并给出漏孔的大小。
      差动真空计法中,可采用不同的真空计,如热阻真空计、热电偶真空计、热阴极电离真空计和冷阴极电离真空计等。相应的阱和示漏气体有氢氧化钙阱,二氧化碳示漏气体;活性炭阱,氢气或丁烷为示漏气体。
差动真空计法的优点是:在使用中由于两个真空计电参数的不稳定,真空系统抽速的不稳定等所造成的仪器噪声得到了补偿,所以检漏灵敏度比单管真空计法高得多。
3.6 卤素检漏法
      在真空检漏法中,要求将被检系统抽到10~0.1Pa的真空度,卤素气体通过漏孔由外向内进入系统中,并进入敏感元件所在空间,并由卤素检漏仪探头检测出来。其最小可检泄漏率可达到10-9Pa×m3/s。
3.7氦质谱检漏法
      在真空检漏法中,氦质谱检漏仪直接与被检系统相连接,被检系统抽真空,并在被检件外施加示漏气体(氦气)。示漏物质通过被检件上的漏孔进入检漏仪,被检测出来。真空氦质谱检漏法的灵敏度比压力检漏法中介绍的氦质谱检漏仪吸嘴法的灵敏度高得多,其最小可检泄漏率为10-12~10-13Pa×m3/s。

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