在真空泵工作的各個階段都要考慮檢漏工作,由於冶金、原子能、電子、宇航技術的發展,要求製造不同用途的高真空、超高真空,甚至極高真空設備。這些設備中的某些設備結構複雜,內部有很多管道和傳動機構,有的體積很大,達幾十立方米,甚至數百立方米,連接管道和內部管道的總長度可達幾公裡,焊縫、密封圈的總長度可達數十公裡,必須投人很大力量對設備嚴格進行檢漏,所以且應該從設備開始設計時起就考慮檢漏問題。如果等到進行安裝時再考慮檢漏問題就可能給檢漏工作帶來很大困難。以下對設計、加工、安裝調試以及運行中的檢漏工作做以說明。
一、在設計階段應考慮的問題
1、合理規定真空設備的最大允許漏率,由此再規定各零、部件的最大允許漏率。
2、要考慮加工、安裝、運轉過程中,對不同零、部件(或整個設備)採用哪種檢漏儀器和哪種檢漏方法。
如採用壓力檢漏法時,要考慮:
a.容器充氣後的耐壓性能;
b.容器中有無會被示漏氣體腐蝕的材料;
c.檢漏時焊縫的位置是否暴露在外面;
d.如何通進示漏氣體。
如採用真空檢漏法時,要考慮:
a.容器是否允許處於負壓狀態;
b.檢漏儀的連接方法。
3、在設計中要避免「寄生空間」,這種「寄生空間」會使檢漏的反應時間增長。
4、工藝設計要合理。例如,通常只允許容器的一側有焊縫,如需加強焊縫的強度,在真空一側應採用連續焊,在非真空一側則採用斷續焊。
二、加工過程中應考慮的檢漏問題
1、焊接件的檢漏
真空設備零、部件的焊縫是否需要進行檢漏,應根據焊接質量和設備所允許的最大漏率來確定。
焊縫的檢漏是在零、部件的加工過程中進行,還是在總裝以後進行,需視具體情況而定。例如,在總裝後對冷阱內膽的焊縫進行檢漏時,由於裝配後焊縫不能暴露在外面,即使發現了漏孔也無法進行補焊。又如某些大容器在總裝後的容積過大,使檢漏靈敏度降得很低,檢不出小漏孔,從而達不到檢漏的要求。考慮到類似於這樣的情況,應在零、部件的加工過程中就對焊縫進行檢漏。
已檢漏了的零件在對焊縫進行切削加工後,還需要次進行檢漏。補焊後的焊縫也需要重新檢漏。
2、其它加工件的檢漏
對金屬板材一般不需檢漏(除鑄件外),但對表面和內部有缺陷(夾渣、氣孔、裂紋)的金屬材料,則必須進行檢漏。
機械加工後的工件一般也不需要檢漏。但薄壁管材經彎曲後可能出現裂紋,因此需要對彎曲部位進行檢漏。
3、安裝調試階段應考慮的檢漏問題
①經過檢漏的零、部件如受到較大的機械衝擊或振動,需在總裝前再次進行檢漏。
②根據安裝順序按步驟進行檢漏。最好是在每裝好一個部件後,便對該部件和連接處進行檢漏,檢漏合格後再安裝下一個部件。
③在安裝中,對經過再次加工過的某些零、部件要重新檢漏。例如有些管道,在裝配時受了較大的拉應力,或者重新彎曲過,都會造成焊縫和原材料的拉裂,必須重新檢漏。
④安裝後首先對密封圈、轉動密封處進行檢漏,其次再做總體靜態升壓試驗,測量其總漏率是否滿足要求。
⑤對於需進行烘烤或加冷卻劑的部件,必須經過冷、熱衝擊試驗後再進行檢漏。例如,冷阱、冷卻障板等部件,在烘烤除氣後,應立即注入冷卻劑(液氮、氟利昂等),然後測量其漏率。在這些過程中,漏孔不一定是在最冷態或最熱態出現,應予以注意。
4、運行及維修時的檢漏
一臺真空設備在投入使用後,還可能出現漏孔。因此,真空設備在使用中要有詳細的運轉記錄,以便查找漏氣的原因。
①真空設備在使用中,有時需打開某些法蘭進行清洗或放置實驗件等。重裝後,若發現漏氣就需對密封處進行檢漏。
②對更換的部件要進行檢漏。
③經過運轉的真空設備,如果發現真空度變壞,應考慮是否是由漏氣造成的,這可用靜態升壓試驗來判斷。
5、真空檢漏的相關操作技巧
要想迅速找到漏孔,需要相當豐富的經驗和技巧。雖說真空檢漏沒有一定的操作規程,但還是大體上按下述程序和辦法操作比較好。
(1)對於正在加工製造過程中的真空容器或裝裝置來說,最好採用氣泡檢漏法。
氣泡檢漏法是在被檢件內充入一定壓力的示漏氣體後放到液體中,氣體通過漏孔進入周圍的液體形成氣泡,氣泡形成的地方就是漏孔所在的位置,根據氣泡形成速率、氣泡的大小,以及所用氣體D液體的物理性質,可以大致估算出漏孔漏率。
在用肉眼觀察時,一般會出現3種情況:第一種是出現的氣泡小,形成速率均勻,氣泡持續時間長,其漏率範圍大約為10-5~10-2Pa·m3·S-1;第二種情況是現隨機的大小氣泡混合現象,其漏率範圍約為10-2~10-1Pa·m3·S-1;第三種情況是氣泡大,形成速率快,持續時間短,漏率範圍大約為10-1~1Pa·m3·S-1。
(2)對於正在使用過程中的真空容器或裝置來說,似乎沒有損壞什麼,但發現壓強急劇上升時,首先用點著的真空規和作為漏液體的酒精或丙酮,檢查認為容易損壞的地方。
(3)若儘管做了上述種種努力還是找不到漏孔,則要用罩子(積分法)或壓強上升法來判斷是否漏氣。
所謂罩子法,用乙烯塑膠袋(罩子)把整個裝置罩起來,再把氦氣充人袋中,也就是將整個真空容器浸在氦中進行檢漏的方法。
所謂壓強上升法,在充分抽氣之後,關閉主閥、粗抽閥和漏氣閥,用B-A電離真空規測定器內壓強上升的變化情況來判斷有無漏氣的一種方法。這種壓強上升的變化通常如圖1的實線所示。
它是漏氣所產生的壓強上升部分和材料放氣所產生的壓強上升部分之和,最終現為與時間成正比的直線上升。當曲線呈現上述這種狀態時,表明裝置漏氣。
因為,沒有漏僅有材料放氣,曲線應呈現飽和狀態;沒有材料放氣只有漏氣時,一開始就是一條與時間成正比的直線。
一旦操作熟練了,則不僅可以分析殘餘氣體,而且還可大致判斷是否有漏(注意02峰和Ar峰,如有02峰,首先可以認為是漏氣;即使看不到02峰,只要Ar峰比正常的大訐多,也可認為裝置有漏)。用罩子法檢查可以節省時間,因此,為了判斷是否漏氣,最好採用罩子法。
若裝置有漏,而漏孔並非裝置內壓強的限制因素,那麼,不探漏,經烘烤後也可以進一步善真空度。
(4)檢漏。要找到漏氣的地方,不外乎對可能漏氣的地方逐個地進行檢查。其注意事項列舉如下:
①用比大氣輕的氣體氦作示漏氣體時,應從裝置的上方開始(從下方開始檢查時,由於氦氣上升從上方漏孔處漏人,會誤認為噴吹處有漏),如果用比較重的氣體丁烷、丙烷和酒精(液體)等,則從裝置的下方開始。
②如果找到了一個漏孔,就用乙烯塑料帶(一種不能透過示漏氣體的物質)貼上,暫時將漏孔堵住,以免誤認為是下一次檢查時的漏孔,然後再繼續檢查。
③要是全部檢查完了,就再一次用罩子法複查一下,看看是不是還有漏孔(因為漏氣的地方已用乙烯塑膠袋堵住,所以在已經找到的漏孔之外,如果沒有再發現漏孔的話,就可以確認為不漏氣了)。假如判斷為不漏氣,就可著手進行修理。