76354

Галоидные и другие методы контроля герметичности

Лекция

Физика

Особенности массспектрометрического контроля герметичности. Общие критерии оценки герметичности сварных и паяных соединений Манометрический метод контроля герметичности изделий основан на регистрации изменения испытательного давления контрольного или пробного вещества в результате имеющихся в изделии неплотностей. В качестве контрольного вещества при манометрическом методе контроля в зависимости от требований к контролю могут быть применены рабочие жидкости вода а также газы воздух азот аммиак аргон а в ряде случаев гелий.

Русский

2015-01-30

546.5 KB

6 чел.

Лекция 14   Галоидные и другие методы контроля герметичности.

План лекции.  Манометрический метод: способ падения давления, способ дифференциального манометра - измерительные схемы. Галоидный метод: галогенные течеискатели, атмосфер-ный и вакуумный датчики, контрольные и пробные газы. Особенности масс-спектрометри-ческого контроля герметичности. Пузырьковый метод и его разновидности: пневматический, пневмогидравлический, вакуумный. Общие критерии оценки герметичности сварных и паяных соединений

 Манометрический метод контроля герметичности изделий осно ван на регистрации изменения испытательного давления контрольного или пробного вещества в результате имеющихся в изделии неплотностей. Испытаниям на герметичность манометрическим методом подвергают замкнутые системы — сварные, паяные, клепаные и т. п. резервуары, гидравличес-кие и газовые системы, их   элементы  и другие изделия.

     В качестве контрольного вещества при манометрическом методе контроля в зависимости от требований к контролю могут быть применены рабочие жидкости, вода, а также газы — воздух, азот, аммиак, аргон, а в ряде случаев гелий. В качестве пробного вещества применяют углекис-лоту, эфир, бензин, ацетон и т. п, Индикацию утечки этим, методом осуществляют по показания стрелочных приборов.

      Различают два основных способа реализации манометрического метода контроля герметич-ности: способ падения давления и способ дифференциального манометра.

          Способ падения давления (Рис. 14.1) применяют при контроле суммарной степени герметичности сварных и других емкостей, гидрогазовых систем и их элементов,  предназна-ченных для работы под давлением.

Рисунок 14.1 Схема манометрического метода контроля герметичности

                            по способу падения давления. – 1 – редукционный клапан; 2 – манометр

                            регулирования редукционного клапана; 3 – вентиль заполнения;

                            4 – предохранительный клапан; 5 – контролируемое изделие;

                            6 – контрольный манометр; 7, 8 – вентили сброса давления .

      После   проведения   контроля   сварных и других соединений изделия радиационным,    ультразвуковым    и другими методами НК проводят опрессовку изделия на прочность.   Для этого изделие с элементами контрольно-испытательной системы герметизируют известными способами.  Для опрессовки изделие заполняют контрольным веществом под давлением.    

    Величину утечки контрольного газа определяют по падению в объеме контролируемого изделия давления, которое измеряют  контрольным манометром. Чувствительность способа контроля   герметичности   по падению давления можно определить по формуле

                                                       q = CVa/t,

где V —внутренний объем контролируемого изделия;

     t —время выдержки;

     а — цена деления шкалы контрольного манометра;

    С - коэффициент, учитывающий   соотношение   между единицами измерения   течей.

         Чувствительность данного метода составляет   (l…7) l0-3   мм3МПа/с.

      Способ дифференциального манометра, в основном, применяется для обнаружения и оценки величины локальных утечек в замкнутых вакуумных, газовых или гидравлических системах, рис.14.2.

Рисунок 14.2 Схема включения (а) и устройство (б) дифференциального

         манометра. – 1 – насос; 2 – диффренциальный манометр; 3 – контролируемое

                   изделие; R1, R2 – сопротивления; Г – гальванометр; М – манометры; Л – ловушка.

        Сущность способа заключается в следующем. С помощью насоса поз. 1 контролируемое изделие 3 вакуумируют до давления около 6,6 -10 -3 Па. Сварные и другие соединения изделия, в которых возможны неплотности, снаружи обдувают пробным газом или опрыскивают жидким пробным веществом. Наличие пробного вещества в контролируемом объеме устанавливают с   помощью  дифференциального   манометра поз. 2.

        Дифференциальный манометр содержит два теплоэлектрическнх манометра М сопротивления. Чувствительные элементы манометров включены в мостовую схему. Перед одним из манометров расположена ловушка Л, охлаждаемая   жидким   азотом.

      В отсутствие пробного вещества через течи в изделие проникает лишь атмосферный воздух, который не вымораживается при температуре жидкого азота и поэтому проникает в оба манометра М. Поэтому условия измерений для обоих манометров одинаковы, и в это время производится балансировка моста (отсчет нуля   по   измерительному   прибору   Г).

      При обдувании или опрыскивании контролируемых мест изделия пробным веществом, в качестве которого применяют эфир, бензин, ацетон, бутан и т. п., вымораживаемые при температуре жидкого азота пары пробного вещества попадают в один из манометров и не проходят через ловушку во второй. В результате происходит разбалансировка моста, а напряжение разбалансировки позволяет судить о величине течи в изделии.

         Данным способом при давлении в изделии 6,6-10 -3 Па возможно обнаружение утечек, соответствующих изменению давления 2,64 • 10- 6 Па.

       Галоидный метод контроля герметичности изделий. В практике контроля герметичности изделий необходимо обнаруживать течи, много меньше тех, что могут выявлять указанные выше методы. Слабые течи  выявляют галоидным и гелиевым течеисканием.
      При галоидном методе в качестве пробного газа используют фреон (х
лордифторметан, химическая формула CHClF2), обладающий высокой проникающей способностью.       

      Индикатором при галоидном течеискании служит электронный прибор, содержащий чувствительный элемент в виде платинового диода, анод и коллектор которого раскалены до 800-900 °С и разделены воздушным или вакуумным промежутком. При попадании в этот промежуток молекул фреона электрический ток через диод резко возрастает, что фиксируется стрелочным прибором. Промышленностью выпускаются переносные галоидные течеискатели ГТИ-3А, ГТИ-6 и БГТИ-5, отличающиеся друг от друга по конструктивному исполнению.
Течеискатель ГТИ-3А состоит из выносного щупа с датчиком, предназначенным для работы в атмосферных условиях, и измерительного блока со стрелочным прибором и звуковым индикатором-телефоном. В приборе ГТИ-6 помимо основного атмосферного датчика имеются вакуумный датчик, выносной обдуватель с регулируемым потоком и регистрирующий блок.  

 

Рисунок 14.3  Схема галоидного метода контроля герметичности способом щупа с заполнением контролируемого изделия чистым фреоном: 1 - баллон с фреоном, 2-5 - вентили, 6 - контролируемое изделие, 7 - щуп с атмосферным датчиком галогенного течеискателя, 8 - механический вакуумный насос, 9 - компрессор, 10 - конденсатор.
   

Течеискатель БГТИ-5 имеет автономное питание от батареи аккумуляторов и особенно удобен при испытании изделий большой протяженности в монтажных и полевых условиях.
В практике обычно при галоидном течеискании используют способ щупа (рис. 14.3). В закрытом сосуде создают небольшое избыточное давление атмосферы фреона. Щупом галоидного течеискателя производят «обнюхивание» наружной поверхности изделия вдоль всей длины шва. Скорость перемещения щупа вдоль шва - 10 - 25 мм/с.

        

                    Рисунок 14.4. Портативный фреоновый течеискатель PHOCHECK

Течеискатель Phocheck, рис. 14.4,  используется для определения концентраций летучих органических соединений (ЛОС) и определения мест их утечек из любого оборудования.   

Прибор работает более чем с 200-ми ЛОС, такими как: бензин, ацетон, нонан, октан, пентан, бензол, изобутан, стирол, толуол и многими другими.
     Основное предназначение газоанализатора - поиск утечек из резервуаров, сосудов и трубопроводов, а также для текущего контроля окружающей среды в целях обеспечения безопасности персонала в местах проведения работ.
      В памяти прибора имеется список нескольких сотен ЛОС и их комбинаций из которого легко выбрать контролируемое вещество. Блок хранения информации позволяет запомнить до 20 тысяч измеренных значений. Управление прибором осуществляется 6 клавишами. Возможна передача данных ч/з ИК порт.

Масс-спектрометрический метод. Метод основан на создании повышенного парциального давления пробного вещества (газа) в смеси веществ с одной стороны поверхности объекта контроля и отбора проникающего через течи пробного вещества с другой стороны для масс-спектрометрического анализа на присутствие молекул пробного газа. Анализ осуществляется путем ионизации пробного вещества с последующим разделением ионов по отношению их массы к заряду под действием электрического и магнитного полей. Основные требования по проведению масс-спектрометрического неразрушающего контроля регламентированы ГОСТ 28517-80.

В качестве пробного газа обычно используют гелий. Он обладает малой молекулярной массой и хорошо проникает через малые течи. Гелий химически инертен, дешев и безопасен в применении. По соотношению массы иона к его заряду (т/e) гелий очень сильно (на 25 %) отличается от ближайших ионов других газов, что облегчает его обнаружение и выполнение измерений. Поэтому масс-спектрометрические течеискатели, рис. 14. 5,  часто называют гелиевыми.

Рисунок 14.5  Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель 990 CLD, 990 dCLD. Модульный для встраивания в существующую вакуумную систему. С цифровым дисплеем.
Порог чувствительности 1-10
-10 м3Па/с.

Пузырьковый метод. Сущность пузырькового метода контроля герметичности заключается в регистрации локальных утечек в объекте по появлению пузырьков контрольного газа в индикаторной жидкости или на индикаторном покрытии. Метод применяют для контроля герметичности газонаполненных неоткачиваемых объектов-ёмкостей, элементов гидравличес-ких и газовых систем и др., работающих под давлением и имеющих сравнительно небольшие размеры.

     Способ опрессовки с погружением в жидкость (метод аквариума). Способ аквариума - один из наиболее распространенных в промышленности способов контроля на герметичность, в частности соединений и основного материала объектов.Испытуемый объект наполняют контрольным газом до предварительного дав ления и затем полностью погружают в ёмкость с жидкостью под атмосферным давлением, рис 14.6.

Рисунок 14.6  Схема установки для испытаний способом аквариума. – 1 – объект испытания;

2 – ёмкость (кессон); 3 – манометр; 4 – пневмоклапан; 5 – предохранительный клапан.

     Если при погружении объекта в жидкость на его поверхности образуются воздушные пузыри, их необходимо снять кистью. После этого объект заполняют контрольным газом (обычно воздухом) до давления, равного испытательному, и выдерживают в жидкости в течение времени, достаточного для осмотра объекта, но более 3 мин. Появление газовых пузырьков свидетельствует о течах в объекте испытаний.

   Способ опрессовки с пеноплёночным индикатором. Сущность способа опрессовки с пе-нопленочным индикатором состоит в следующем: на контролируемые поверхности объекта, находящегося под избыточным давлением, наносят тонкий слой специального пенопленочного индикатора. Контрольный газ, проникая через микродефекты объекта, оказывает механическое воздействие на пленку (пену) индикатора и, накапливаясь в месте дефекта, деформирует ее. При этом образуются пузырьки или пенные вздутия, мелкие пенные «шапки», оголенные участки поверхности, которые фиксируются визуально, рис. 14.7

Данный способ - это усовершенствованный широко применяющийся в промышленности способ обмыливания.

Рисунок 14.7 Опрессовка регулирующего вентиля  пеноплёночным индикатором.

 

PAGE  6