Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» Факультет “Энергомашиностроение”

Методы течеискания

Реферат

Москва, 2014

Студент: Анищенко Ю.В

Группа: э8-72

Содержание

1. Введение……………………………………………………..…...3

2. Методы течеискания……………………………………………..4

1. Пробного газа ……………………………………………………….5

2. Масс-спектрометрический ………………………………………....5

3. Высокочастотного разряда……………………………………….…7

4. Галогенный…………………………………………………………..7

5. Люминесцентный………………………………………………...…7

6. Радиоизотопный……………………………………………………..7

7. Пузырьковый………………………………………………………...7

8. Акустический………………………………………………………..8

3. Список использованных источников…………………………...9

Введение

Герметичностью называют свойство конструкций препятствовать проникновению через их стенки жидкости, газа или пара. Абсолютно герметичных конструкций не бывает, так как даже при отсутствии течи проникновение пробных веществ через перегородки конструкции может быть обусловлено и чисто диффузными процессами. Поэтому конструкцию называют герметичной, если проникновение газа или жидкости через нее настолько мало, что им можно пренебречь.

Герметичность конструкции может быть нарушена вследствие ряда причин:

• химического взаимодействия материала с технологической средой; • механических повреждений, износа трущихся элементов и уп­лотнений; • коррозии металла и сварных соединений; • раскрытия разъемных соединений или течей, закрытых в нор­мальном состоянии, из-за температурных деформаций или превыше­ния внутреннего давления; • деградации свойств конструкционных материалов (основного металла, уплотнений).

Степень герметичности вакуумных систем и их элементов характеризуется потоком воздуха через все имеющиеся течи (через суммарную течь), выявленным при испытаниях и приведенным к нормальным условиям.

(Течь-негерметичность, способность преграды пропускать наружу или внутрь нежелательные газообразные или жидкие вещества)

Если при испытаниях натекание или утечка не зафиксированы, можно утверждать, что вакуумная система или ее элементы герметичны в пределах порога чувствительности проведенных испытаний.

Из-за малых размеров дефектов, вызывающих течи, визуально обнаружить их практически невозможно.

Течеискатель- прибор, предназначенный для выявления, локализации и оценки величины течи. Работа их может базироваться на различных принципах, ориентированных как на прямые, так и на косвенные измерения параметров.

Методы течеискания

Для определения места течей разработаны следующие методы течеискания:

• Пробного газа (манометрический)

• Масс-спектрометрический (гелиевый)

• Галогенный

• Высокочастотного разряда

• Люминесцентный

• Радиоизотопный

• Пузырьковый

• Акустический

Методы испытаний выбирают в зависимости от назначения изделий, их конструктивно-технологических особенностей, требований к степени герметичности, а также технико-экономических характеристик испытаний.

Перед испытаниями на герметичность поверхность оборудования должна быть тщательно промыта и обезжирена, и просушена для освобождения каналов течей от растворителей.

Методы течеискания	Пробное вещество	Индикация течи	Максимальная чувствительность
Манометрический	Газ, Вода или технологическая жидкость	Течь, видимая невооруженным глазом, падение манометрического давления	1,3∙2,610-3
Масс-спектромет-рический (гелиевый)	Гелий, гелиево-воздушная смесь	Увеличение показаний гелиевого течеискателя	10-14
Галогенный	Хладоно -воздушные смеси	Увеличение показаний галогенного течеискателя	1,3∙10-8
Пузырьковый	Воздух, азот, вакуум	Пузырьки при давлении 0,2...1 МПа	2,6∙10-9
Люминесцентный	Вода и люминофор	Течь и свечение в лу­чах УФС	6,6∙10-9
Акустический	Воздух, азот, вакуум	Увеличение звукового сигнала течеискателя	6,6∙10-6

Рис. 1 Методы течеискания

Метод пробного газа получил наиболее широкое распространение. Этот метод, будучи одним из самых простых и часто применяемых на практике, продолжает совершенствоваться и в настоящее время. После получения вакуума в испытуемом объекте место, проверяемое на наличие течи, обдувается пробным газом, который вместо воздуха начинает поступать в этот объект. Изменение состава остаточных газов можно зарегистрировать с помощью вакуумметра, показания которого зависят от рода газа.

Последовательность: откачиваем камеру до . Потом напускаем и меряем , потом расчет.

Где и - потоки пробного газа и натекания; -производимость откачной системы; - давление в камере (меряем) и остаточное (до этого значения откачиваем камеру).

Масс-спектрометрические течеискатели основаны на принципе ионизации газов и паров с последующим разделением образовавшихся ионов по отношениям их массы к заряду в магнитных и электрических полях. Этот метод наиболее универсален и чувствителен. Существуют масс-спектрометрические течеискатели, рассчитанные на работу с различными пробными веществами, но в большинстве случаев предпочтение отдается гелию.

Масс-спектрометрический метод

Наиболее распространенным в вакуумной технике методом контроля герметичности и поиска течей является масс-спектрометрический метод, обладающий высокой чувствительностью. Основным элементом течеискателя является масс-спектрометрический анализатор, представляющий собой масс-спектрометр с магнитным отклонением пучка ионов. Принцип действия демонстрируется на рис 2, на котором показана масс-спектрометрическая камера течеискателя, предназначенного для работы с гелием в качестве пробного газа. Электроны, эмитируемые катодом 9, попадают в камеру ионизации 8. Источник питания катода 11 подключен к анализатору через фланец 10. В случае негерметичности вакуумной системы, обдуваемой пробным газом, молекулы гелия через фланец 5 проникают в камеру ионизации. Положительные ионы гелия ускоряющим напряжением направляются в камеру магнитного анализатора 6. Ускоряющее напряжение Еy и магнитная индукция В подбираются таким образом, чтобы ионы гелия, прошедшие через входную щель 7, двигаясь по траектории 4, попали в выходную щель 2. Остаточные газы по траектории 3 разряжаются на стенках анализатора.

Рис. 2 Масс-спектрометрический течеискатель

Гелиевые течеискатели нашли широкое применение в промышленности. Метод универсален, позволяет контролировать изделия любых габаритов. В то же время масс-спектрометр довольно сложный, дорогой и громоздкий прибор, требует вакуума для своей работы. Если нет необходимости в достижении высокой чувствительности, масс-спектрометрический метод течеискания заменяют другими, более простыми методами.

Метод высокочастотного разряда заключается в том, что при приближении электрода высокочастотного трансформатора к месту течи образуется направленный разряд. Появление разряда связано с понижением давления воздуха в месте течи и улучшением условий электрического пробоя газового промежутка. Этот метод удобен для определения течей в стеклянных вакуумных системах.

Галогенный метод основан на свойстве нагретой поверхности чувствительного элемента, изготовленного из платины или из никеля, резко увеличивать эмиссию положительных ионов при наличии в пробном газе, проникающем через сквозные дефекты контролируемого объекта, галогенов или галогеносодержащих веществ. Обычно в качестве пробного газа используют галогеносодержащие вещества: фреон, хладон, хлористый метил и т.д. Работа галогенного течеискателя осуществляется следующим образом: через чувствительный элемент течеискателя, выполняющий функции анода, прогоняется с помощью насоса анализируемый газ. Анод, испускает ионы содержащихся в нем примесей щелочных металлов (натрия, калия). Под действием разности потенциалов между анодом и коллектором ионы движутся к коллектору. Ток является измеряемой величиной. Галогены способствуют процессу ионизации щелочных металлов и их присутствие резко увеличивает ток. Галогенный течеискатель сравнительно несложный и легкий прибор.

Люминисцентный метод использует проникновение раствора люминофора в капиллярные течи. Проверяемый объект длительное время выдерживается в растворе люминофора. После удаления люминофора с поверхности объекта заполненные капилляры легко обнаруживаются в виде точек и полос при облучении ртутно-кварцевыми лампами. Люминофор-люмоген- дает желтое или красное свечение, которое легко отличить от ложных сигналов зеленоватого свечения, возникающего от воздушных пузырьков в стекле, или голубоватого свечения жировых поверхностных загрязнений.

Радиоизотопный метод обнаружения течей состоит в том, что испытуемые объекты в течение некоторого времени выдерживаются в атмосфере радиоактивного газа. После удаления радиоактивного газа и тщательной очистки поверхности от радиоактивных загрязнений излучающими остаются только негерметичные приборы. Метод применяется для автоматической проверки на герметичность малогабаритных полупроводниковых приборов.

Пузырьковый метод относится к числу наиболее простых. В испытуемом объекте создается избыточное давление газа, а объект погружается в жидкость. Место течи совпадает с местом образования пузырьков. Диаметр пузырька в месте его образования равен диаметру капилляра. Погружение испытуемых объектов в нагретую жидкость сопровождается повышением давления в соответствии с уравнением газового состояния: , где , и ,- давление и температура газа до и после нагревания.

Акустический метод основан на индикации акустических колебаний, воз­буждаемых в контролируемом объекте, грунте или окружающей га­зовой среде (воздухе) при вытекании пробного газа или жидкости через сквозные дефекты. Молекулы пробного вещества взаимодейст­вуют со стенками сквозных дефектов объекта и генерируют в нем колебания звукового и ультразвукового диапазонов. Эти колебания фиксируются с помощью устанавливаемого на поверхности объекта ультразвукового или виброакустического датчика течеискателя, пре­образовывающего ультра звуковые колебания в электрические сигна­лы, передаваемые далее на показывающие и записывающие устрой­ства течеискателя.

В настоящее время акустические методы течеискания занимают важное место в контроле герметичности трубопроводов. Контроль акустическим методом не требует применения специальных пробных веществ. Недостатком метода является относительно низкая чувствительность и влияние посторонних шумов различного происхождения.