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  首页-网上教程-泄漏检测的方法与应用(4)——压力衰减检漏法  

 
 

泄漏检测的方法与应用(4)——压力衰减检漏法

主讲/李洲洋(合肥卓扬真空技术有限公司)

 

1、检漏原理

压力衰减检漏法(也称为静态压降法或正压压降法)通常用于测量容器的总漏率。检漏系统如图1所示,它包括气源、充气系统、压力计、温度计、湿度计、隔离阀和安全阀等。其检漏方法是:被检容器用干燥氮气(或其他干燥气体)充到一定压力(根据容器检测标准决定)后,隔断气源,观察被检容器内压力随时间的下降情况。假设被检容器的容积为V,在Δt时间内被检容器内的压力由p1降至p2,那么被检容器的总漏率Q为

图1 压力衰减法检漏系统

这种检漏方法的检漏灵敏度与被检容器的容积、测量时间以及压力计的最小可检压力有关。如果不考虑温度影响,加长测量时间,就可以提高测试灵敏度。

 

2、测量精度的影响

为了确保测量精度,要特别注意以下几点:

1)测试前,要对隔离阀与被检容器之间的管道、接头及被检容器上安装的压力计、温度计的接头进行严格检漏,这些部位的漏漏直接影响被检容器漏率的测量的准确性。

2)测试前,要测试隔离阀关死状态的泄漏量,该泄漏量不应大于被检容器允许漏率的1%。

3)由于充气过程会引起被检容器中的气体温度上升和温度分布不均匀,这将对测量结果带来误差。此外,如果被检容器或测量装置中存在吸附气体的材料或结构时,由于材料吸附气体引起被检容器中的气体压力下降,也将对测量结果带来误差。为此,充气后必须等待相当长一段时间,待被检容器中的气体温度和压力平衡后再隔断气源进行漏率测试。

4)考虑温度、湿度对压力的影响,测量容器中压力的同时还要测量容器中的温度和湿度,然后进行修正。测量容器中压力和温度的压力计和温度计两者的安放位置要尽量靠近,而且要同步测量,以确保测量值的可靠性。当容器比较大时,可以在容器内采用多组压力计和温度计进行多点同步测量,并对测量值取平均值。

5)如果在测试过程中,任何测试佼器失效或损坏,必须用同样功能的仪器替代。如果无法替代,检测测试必须重新进行。

6)如果压力降值在要求的范围内,在测试结束时,就可以由压力变化值给出测试漏率;如果测试结果和允许值接近,则要增加测试时间,以增加测试数据的可靠性;如果测试漏率值超出允许值,则必须借助其他检漏方法,确定漏孔位置。

7)当不能接受的超标漏孔的位置确定后,每个超标漏点都必须进行修复。修复后必须重新进行测试,以确定超标漏孔已被排除或者漏率减少到允许状态。最后,必须采用压降法测试被检容器的总漏率,确保总漏率在允许范围内。

 

3、充气气体的选择

压力变化检漏所充的气体必须服从理想气体方程。最常用的充气气体是空气、氮气、氦气、氩气和二氧化碳气。一般卤素气体(如F-12、F-22)不服从理想气体方程,用于压力变化检漏时将产生很大的偏差,因此不能用于充压检漏。

压力变化检漏所充的气体不能使用可燃气体和有毒气体。氧气对可燃油气、油脂、碳氢化合物具有助燃作用,也不能使用。同样,可燃气体丙烷、丁烷、乙炔更不能用,否则将引起爆炸。

 

4、有效容积的测量

被检容器的有效容积(含隔离阀与被检容器间的连接管道体积)及其准确性对漏率的计算是非常重要的。测量被检容器有效容积的方法很多,如充液称重法、体积膨胀法、标准漏孔法或标准气样法等。上述方法都存在各自测量中的问题和困难,而且只适合于中小容器。对于大容器,这里介绍一种充气称质量法。它是将已知气体质量的某种高纯气体充入被检容器中,测量容器中的压力变化值,通过气体状态方程来计算出被检容器的有效容积的。其测量系统如图2所示。

图2 被检容器有效容积的测量系统

 

5、检测误差的修正

1)温度变化引起的压力波动,在压降检漏中的影响很大。这种影响要通过测试被检件中的气体温度来修正。因此,在压降法检漏中,必须测量被检体中的气体温度。如果被检件较小,内部的温度不容易测量,可以采用表面温度计测量被检件的表面温度。表面温度计必须和被检件紧密接触,可以采用胶带、磁条、夹子使温度计和被检件紧密相连。

2)在压力变化值的计算中,表压必须转化为绝对压力,温度要转化为热力学温度K。如果测试的持续时间较短,可以假定大气压力不变。如果测试的持续时间较长,测试过程中温度会发生变化,则必须同时测试被检件中的气体压力、大气压力和温度。

3)在压力降检漏中,水蒸气的影响是不可忽视的。如果温度低于露点温度,水蒸气将凝结在固体表面,这样水蒸气的压力将从容气总压力中剔除。当温度高于露点温度,被检件中的水蒸气将蒸发,增加了被检件空气中的总压力。水蒸气的分压力加上气体的真实压力构成了压力降检漏过程中的总压力。如果水蒸气的分压力在检漏过程中保持不变,水蒸气的分压值可以被剔除。然而,温度一旦发生变化,水蒸气的分压力将发生较大的变化,如果不对水蒸气产生的影响进行校正,压降检漏法将生产较大的偏差。所以在压降检漏中,为了避免这样的偏差,合理地计算漏率真值,必须从检漏所加的空气、氮气或其他理想气体的总压力中减少水蒸气的分压力。

 

6、检漏的误差分析

压降检漏法的误差来源于被检容器的有效容积、被检容器内温度、压力及时间测量误差。如果漏率的测量是以起始被检容器里包含的气体质量来计量,被检容器的有效容积的影响就可以避免。复杂或较大被检容器的有效容积的测量比较因难,误差较大。但是,被检容器的有效容积可以利用已知漏充的标准漏孔(或已经标准气体量或已经质量)的气体在被检容器中引起的压力变化值,再通过计算而得到。温度变化引起的压力波动的这种误差可以通过测试被检容器中的气体温度来加以修正。压降检漏法的精度与压力测量仪器的精度有关,因此应当使用校验过的压力测量仪器进行测试。时间一般用秒来测量,当测试时间较长时,其误差很小,可以忽略。

 

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