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泄漏测试时节省氦气的几个实用技巧

更新时间:2024-02-02      点击次数:267

泄漏测试时节省氦气的几个实用技巧


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凭借着多项优异性能,氦气一直被广泛用作为泄漏测试时的示踪气体:

氦气在空气中的自然本底很低,因此泄漏气体能与周围空气可靠地区分开;

氦气是惰性的,不会与任何其他介质发生反应;

氦气不会排放到典型的工业测试区域内;

氦气对健康无害,并且符合环保要求。

然而,由于氦气的稀缺性,其价格一直居高不下,给检漏操作带来了不小的成本压力。为了帮助用户尽可能地节约成本,英福康特别整理了在真空检漏中节省氦气的多个方法、详细步骤以及注意事项,希望能给您带来一些帮助

科学控制氦气浓度:作为一种惰性气体,氦气其实只需与空气混合,就可用于泄漏测试。并且,在很多的工业应用中,也并没有要求使用纯氦气。因此,只需科学控制混合气体中氦气的浓度,便能够在确保检测精度的同时,节约用气成本。

那么,如何控制氦气浓度呢?

1)了解氦气浓度偏差与可检测泄漏率偏差的关系

混合气体中氦气浓度的任何偏差都会导致泄漏率的偏差,而且通常会放大。

例如,泄漏测试需使用10% 氦气含量的混合气体。若氦气浓度波动±10%(氦气浓度在9%和11%之间波动),则检测到的泄漏率偏差为±10%(=1%/10%)。

为了准确检测泄漏,氦气混合物的浓度应控制在绝对浓度的5%范围内(例如,在氦气浓度为10%的例子中,浓度应始终保持在9.5%至10.5%之间),则泄漏率的偏差也会控制在5%以内,例如,2·10-5 mbar·l/s 的泄漏率显示为 2.1·10-5 mbar·l/s 的泄漏率。

2)使用灵敏度足够高的检漏仪

因为检漏仪只会对示踪气体中的氦气部分产生反应,因此在使用稀释氦气进行检测时,所使用的检漏仪必须有着足够高的灵敏度。例如,如果示踪气体混合物中含有 10% 的氦气,那么检漏仪必须能够检测到比实际泄漏率小十分之一的泄漏,即泄漏率的 1/10。

3)根据稀释氦气调整泄漏检测流程

使用稀释氦气,还需要提前调整泄漏检测标准操作程序,主要包括校准检漏仪以及设置触发水平。您可以通过调整触发值或在校准程序中调整泄漏率来补偿较低的氦气浓度。、

提示:INFICON 的嗅探式检漏仪允许在检漏仪菜单中输入所用氦气的浓度,检漏仪软件会自动进行所有调整 - 以便轻松可靠地使用稀释示踪气体。(若您使用的是 INFICON 嗅探式检漏仪时,可以跳过本章的其余部分,直接进入下一个标题)。

调整触发值时,应将新的触发水平设置为原始值乘以氦浓度。

示例:如果要测试 2·10-5 毫巴-升/秒的剔除泄漏率,并且只打算使用10%的氦气,则需要将触发水平调整为

2·10-5 mbar·l/s * 10% = 2·10-6 mbar·l/s。

如果要测试 3·10-6 毫巴-升/秒的剔除泄漏率,并且只打算使用 30% 的氦气,则需要将触发水平调整为

3·10-5 mbar·l/s * 30% = 9·10-6 mbar·l/s。

另外,若您想在校准过程中补偿氦气浓度,最直接的方法是使用一个测试漏孔进行校准,该漏孔也充有氦气浓度。不过,您也可以使用充有纯氦气的校准泄漏进行正确校准。为此,只需按氦气百分比调整校准泄漏率即可。校准设置中使用的泄漏率应该是测试泄漏的泄漏率除以氦气浓度。

示例:3·10-6 mbar·l/s 校准泄漏将用于校准。系统将使用空气中 10% 的氦气混合物。因此,只有 10% 的泄漏气体是氦气。在这种情况下,可以将泄漏率设置为3·10-6 mbar · l/s / 10% = 3·10-5 mbar·l/s。在校准程序中,系统将在校准后正确显示所有检测到的泄漏率


如果您使用相同的校准泄漏,但打算使用30%的氦气,则需要将校准设置调整为

3·10-5 mbar·l/s / 30% = 1·10-4 mbar·l/s。

请注意,在这种方法中,触发值不应改变其原始值。

4)使用线性度良好的检漏仪

当使用较低浓度的氦气时,检漏仪的氦气信号将更接近检漏仪的检测极限。在这种情况下,要特别注意的是,必须使用更大的泄漏量进行校准,才能获得准确且可重复的校准结果。不过,这需要检漏设备具有良好的线性度与精度

5)在真空检漏中使用动态背景抑制

使用稀释氦气可在为较大体积部件检测时节省大量费用。但是,在真空泄漏测试中,使用低浓度氦气需要等待较低的背景水平,真空室抽真空也会因此耗费不少时间。

为了解决这个问题,INFICON 推出了 I-Zero 动态背景抑制(申请中)。LDS3000 检测系统具有出色的可重复性和线性度,能够精确预测背景信号的下降情况。I-Zero 则可在背景不断降低的情况下可靠地测量小泄漏率,且不会漏检。通过 I-Zero 背景预测,可以快速启动测量,从而在不影响吞吐量的情况下节省大量氦气。

回收和再利用氦气:在许多工业流程中,还可通过泄漏检测后从待检测部件中回收氦气来减少氦气消耗。通常情况下,只回收充入氦气的超压部分,例如,如果一个部件充入 5 巴氦气进行泄漏测试,氦气将被排放回示踪气体供应系统,直到部件中的压力降至大气压。在这种情况下,可以回收 80%的氦气。剩余的氦气将留在部件中进行输送。

使用氦气回收系统时,系统中的氦气量会随着每个测试周期而减少。因此,氦气回收系统需要回充新鲜的氦气,以保持恒定的氦气浓度。在我们的实际应用中,每个测试周期都需要向系统回充内部 20% 的氦气。

氦气回收系统也可用于稀释氦气。在这种情况下,系统需要回充的氦气量就会大大减少。如果在空气中使用 10%的氦气,则系统在每个测试周期只需回充内部零件体积 2%的氦气

灵活选择不同纯度的氦气:依据纯度高低,氦气可分为不同等级,且通常来说,等级越低售价也越低。

氦气等级 氦气纯度 

氦气5.0 99.999% 的氦气和 0.001% 的杂质 

氦气4.0 99.99% 的氦气和 0.01% 的杂质 

氦气3.0 99.9% 的氦气和 0.1% 的杂质 

氦气2.0 99% 的氦气和 1% 的杂质 

氦气3.5 99.95% 的氦气和 0.05% 的杂质 

即使是纯度的氦气,杂质含量只有 1%,因此造成的泄漏率误差也仅为1%。并且,即使将这种低纯度氦气与空气混合10%,杂质造成的泄漏率误差也只有 1%。

任何等级的氦气,甚至是低至2.0级的氦气,都可以顺利用于泄漏检测。因此,根据实际检测需求灵活选择不同等级氦气,也是节省用气成本的一个有效方式

降低部件的充气压力?

在实际检测中,一些用户会要求降低部件的充气压力(以便减少充气所需的氦气),然后测试泄漏率是否降低。泄漏率通常随压力的二次方而变化,即如果将充气压力减半,泄漏率为原来的 1/4

但这是理论上的结果,泄漏率还会被其他因素所影响。有些泄漏可能只在较高压力下才会显现,因此在低填充压力下泄漏率可能很低,但在工作压力下泄漏率就会变大。因此,我们建议始终使用与工作压力相当的示踪气体填充压力进行测试。


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