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低充氦濃度氦質譜檢漏技術應用研究
2019.12.03

為解決不允許抽真空和充壓的密封裝置的密封性能檢測問題, 開展了較低充氦濃度的氦質譜檢漏模擬實驗。實驗采用通道型標準漏孔和模擬密封容器, 在容器內的氦氣濃度為千分之0.5 , 千分之1 , 千分之3 , 千分之5 時分別實測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, 不同濃度下測得的漏率結果與理論計算相比較; 實驗得出了在一定體積的空間內定點釋放少量的氦氣自由擴散至基本均勻分布所需時間。在實驗的基礎上, 專門設計低充氦濃度檢漏的標定裝置, 可降低因標準漏孔的氦濃度與檢漏充氦濃度相差較大而引入檢漏結果的不確定度。

在密封裝置內進行毒物質實驗, 毒物質的實驗環境要求為常壓狀態, 密封裝置設置開口,采取法蘭密封方式, 實驗裝置和法蘭安裝就位后, 需對法蘭密封狀態進行檢測并保證: 1.為保證密封裝置的完整性和工作狀態的密封可靠性, 不設置用于檢漏的充氣和抽真空通道; 2.為維持密封裝置內的常壓狀態不能在其內部釋放大量的示漏氣體; 3.檢漏靈敏度應優于10-7Pa.m3/s。經研究, 采用預先內置氦氣源定時控制釋放的氦質譜檢漏方法, 其中, 氦氣在密封裝置內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系和低濃度示蹤氣體檢漏靈敏度分析等實驗研究。

氦質譜檢漏儀

1、低充氦濃度氦質譜檢漏的理論假設

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真空通道進入氦質譜檢漏儀的質譜室逐漸建立起穩定的氦分壓, 檢漏儀通過質譜分析測出與氦分壓線性對應的氦離子流信號, 離子流信號同標準漏孔( 漏率已知) 的校準信號作比對計算出漏率。標準漏孔的氣室內一般為純氦氣, 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 , 要準確判斷漏孔漏率, 有兩點假設: 一是充氦空間內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。在此假設條件下有

2、結論

(1)只要保證足夠的候檢時間, 在較低充氦濃度的條件下, 漏率與濃度間具有定量關系。

(2)用千分之1 濃度標準氣示漏的標準漏孔標定系統靈敏度, 使標定狀態與檢漏工況基本一致, 進一步減小了因標準漏孔的氦濃度與檢漏充氦濃度差異而引入的檢漏結果不確定度。

(3)對于不能承壓過高的被檢件整體檢漏, 可考慮采用低濃度內置氦源法檢測; 檢漏工作中可根據技術指標要求適當降低充氦濃度, 可節約資源。

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