密封法兰氦质谱检漏技术

2009-08-21 胡茂中 西北核技术研究所

  密封法兰是在特殊加工的一对法兰之间安放密封垫圈,通过压紧法兰将密封圈挤压变形,实现密封。如果法兰密封面或存在缺陷,或是压紧时未均匀加力,就会造成法兰密封性达不到要求,必须通过检漏控制其密封质量。

1、真空检漏常用方法与存在问题

  法兰检漏是检测法兰密封面与密封圈的配合是否存在通道型的漏孔或渗漏。氦质谱检漏是常用的高灵敏度检漏手段,可查找漏孔位置及判断单个漏孔的漏率,其常规方法有吸氦法和喷氦法。吸氦法是向法兰联结所形成的密闭空间内充氦,用与检漏仪连接的吸枪在法兰外抽吸;喷氦法是用检漏仪对法兰联结而成的密闭空间抽真空,用喷枪在法兰外侧向密封结构喷氦。若法兰密封结构有漏,氦气将通过与检漏仪相连的吸枪或法兰密封的空间进入检漏系统,进而被检测到。将泄漏信号与标准漏孔的校准信号进行比对就可求出被检部位的漏率。对于吸氦法和喷氦法,普通的吸枪或喷枪只能沿法兰边沿移动(图1) 。

吸(喷) 氦法法兰检漏示意图 

图1  吸(喷) 氦法活套法兰检漏关心图

  如果密封圈上有漏孔,根据气体扩散规律,距漏孔越远氦气浓度越低,所以吸枪离漏孔越远,检漏灵敏度越低(见图2) 、漏孔位置的判断误差越大[1] 。同理,使用喷吹法检漏时,距喷枪越远,氦的浓度越低, 检漏灵敏度也就越低, 漏检或误判的几率越大[2]

  

图2  吸枪至漏孔的距离感与数据信息Qs 的有关   蝶阀蝶阀法兰片部一体化检漏时,一般 是在蝶阀蝶阀法兰片部外对焊工艺金属材质抽真空泵罩是 集气罩(也需用氦气罩) ,灵活运用检漏仪对集气罩抽真空泵,生成检漏,再在蝶阀蝶阀法兰片部外侧充氦,实现检漏。当蝶阀蝶阀法兰片部太大时,集气罩的对焊工艺高质量超难保障、且对焊工艺等待时间较长。   为了能够进那步延长蝶阀蝶阀法兰盘检漏的迟钝度与系统可靠性性,您们提升设计的了蝶阀蝶阀法兰盘检漏专用工具吸枪和喷枪,并研究分析了采用了充压进口真空法和氦罩法来进行的蝶阀蝶阀法兰盘大体检漏能力。

2、专用吸枪和喷枪的设计

2.1、专用吸枪的结构设计与实验

  专门的吸枪是指孔隙重金属管、电源接口和保护英文筒3部分,见图3和图4 。

 普通吸枪与专用吸枪

图3   普普通通吸枪与

专用吸枪结构示意图 

图4  常用吸枪格局提醒图

  专用吸枪的管端为内径< 0. 15 mm ,长150~200 mm 的不锈钢端管,可伸入法兰间隙内,以尽可能地接近密封结构。保护筒用于根据法兰结构尺寸调节毛细金属管的出露长度,以避免金属管折弯或堵塞。普通吸枪管端为内径约< 0. 05 mm ,长约10mm 的毛细玻璃管。无论是不锈钢管或毛细玻璃管,气体通过它们时均为粘滞流,流导公式如下[3] :

式中 Un ———流导,m3 / s ;
   d ———通气管径,m ;
   η———气体运动粘度,Pa ·s ;
   L ———管道长度,m ;
   P ———管道内平均气压,Pa 。

  但如果镀锌管长200 mm ,那就使用吸枪与各种类型吸枪对同时种的实验英文操作室气体的流导指数值Un钢∶Un玻= 4 ∶1 , 即这对同时种的实验英文操作室气体使用吸枪的流导是各种类型吸枪流导的4 倍,区別不太大,于是使用吸枪原里上可实施。为手机验证使用吸枪设计构思的正确性,进行了使用吸枪与各种类型吸枪的可比性实验英文操作。由表1 实验英文操作数据分析而定,使用吸枪对的空气中氦浓度值的不良反应机灵度略低过各种类型吸枪,这与使用吸枪的流导较多不一样。

2.2、喷枪的改造设计与实验

  某检漏仪原配喷枪喷管直径< 1 mm、外径< 10mm ,无非本市对卡箍密封胶垫圈构造喷氦。经改良设计的概念了直径< 2 mm、外径< 3 mm 和长100 mm 的不锈无缝管是喷枪喷管(该喷管确认英制螺纹音频接口和密封胶垫圈胶稳固在喷枪上,见图5) 。喷氦检漏时,喷管伸入卡箍面的空闲时间内,在密封胶垫圈圈左右喷氦。其检漏的更及时性较高,在52 mm 段长度区间内可很大判别两根漏孔的区域,漏孔1 检漏警报为20 mV ,漏孔2 检漏警报为49 mV。而用寻常喷枪则无非判定漏孔的更最准区域。

  改造后的喷枪(左) 与原喷枪(右)

图5  处理后的喷枪(左) 与原喷枪(右)