低充氦濃度氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)應(yīng)用研究
為解決不允許抽真空和充壓的密封裝置的密封性能檢測(cè)問題, 開展了較低充氦濃度的氦質(zhì)譜檢漏模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔和模擬密封容器, 在容器內(nèi)的氦氣濃度為千分之0.5 , 千分之1 , 千分之3 , 千分之5 時(shí)分別實(shí)測(cè)了混合氣體中氦氣通過漏孔的漏率, 基于混合氣體以同種比分通過分子流漏孔的假設(shè), 不同濃度下測(cè)得的漏率結(jié)果與理論計(jì)算相比較; 實(shí)驗(yàn)得出了在一定體積的空間內(nèi)定點(diǎn)釋放少量的氦氣自由擴(kuò)散至基本均勻分布所需時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 專門設(shè)計(jì)低充氦濃度檢漏的標(biāo)定裝置, 可降低因標(biāo)準(zhǔn)漏孔的氦濃度與檢漏充氦濃度相差較大而引入檢漏結(jié)果的不確定度。
在密封裝置內(nèi)進(jìn)行極毒物質(zhì)實(shí)驗(yàn), 極毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求為常壓狀態(tài), 密封裝置設(shè)置唯一開口,采取法蘭密封方式, 實(shí)驗(yàn)裝置和法蘭安裝就位后, 需對(duì)法蘭密封狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并保證: 1.為保證密封裝置的完整性和工作狀態(tài)的密封可靠性, 不設(shè)置用于檢漏的充氣和抽真空通道; 2.為維持密封裝置內(nèi)的常壓狀態(tài)不能在其內(nèi)部釋放大量的示漏氣體; 3.檢漏靈敏度應(yīng)優(yōu)于10-7Pa.m3/s。經(jīng)研究, 采用預(yù)先內(nèi)置氦氣源定時(shí)控制釋放的氦質(zhì)譜檢漏方法, 其中, 氦氣在密封裝置內(nèi)釋放后氣壓增加值不超過100 Pa, 其影響可以不考慮, 這種情況下容器內(nèi)的氦濃度約為千分之1 ( 體積比) 。為此, 開展了濃度與漏率間關(guān)系和低濃度示蹤氣體檢漏靈敏度分析等實(shí)驗(yàn)研究。
1、低充氦濃度氦質(zhì)譜檢漏的理論假設(shè)
以氦作為示蹤氣體的檢漏中, 氦氣在壓差的作用下通過漏孔并經(jīng)真空通道進(jìn)入氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室逐漸建立起穩(wěn)定的氦分壓, 檢漏儀通過質(zhì)譜分析測(cè)出與氦分壓線性對(duì)應(yīng)的氦離子流信號(hào), 離子流信號(hào)同標(biāo)準(zhǔn)漏孔( 漏率已知) 的校準(zhǔn)信號(hào)作比對(duì)計(jì)算出漏率。標(biāo)準(zhǔn)漏孔的氣室內(nèi)一般為純氦氣, 檢漏中一般在被檢部位施加純氦氣, 但也采用含氦的混和氣體, 其中的氦氣濃度往往在20% 以上。如果氦濃度低至千分之1 , 要準(zhǔn)確判斷漏孔漏率, 有兩點(diǎn)假設(shè): 一是充氦空間內(nèi)少量的氦氣在混和氣體中均勻分布;二是氦氣以同比分通過漏孔, 即從漏孔漏出的氣體中氦氣濃度與混和氣體中氦氣的理論濃度一致。在此假設(shè)條件下有
4、結(jié)論
(1)只要保證足夠的候檢時(shí)間, 在較低充氦濃度的條件下, 漏率與濃度間具有定量關(guān)系。
(2)用千分之1 濃度標(biāo)準(zhǔn)氣示漏的標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)定系統(tǒng)靈敏度, 使標(biāo)定狀態(tài)與檢漏工況基本一致, 進(jìn)一步減小了因標(biāo)準(zhǔn)漏孔的氦濃度與檢漏充氦濃度差異而引入的檢漏結(jié)果不確定度。
(3)對(duì)于不能承壓過高的被檢件整體檢漏, 可考慮采用低濃度內(nèi)置氦源法檢測(cè); 檢漏工作中可根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求適當(dāng)降低充氦濃度, 可節(jié)約資源。
