低溫液體運輸車罐體夾層真空氦檢漏技術(shù)

2010-03-11 蘇桂玲石家莊安瑞科氣體機械有限公司

　　隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，低溫液體在工業(yè)中大量使用，使得高真空多層絕熱結(jié)構(gòu)運輸車得到了廣泛的應(yīng)用，而低溫液體運輸車罐體夾層真空的質(zhì)量與檢漏技術(shù)相關(guān)，對漏氣速率的檢驗直接關(guān)系到罐體的使用壽命。因此，本文介紹了一種氦檢漏的物理過程和低溫液體運輸車氦檢漏的方法。

1、氦檢漏的物理過程

　　氦質(zhì)譜檢漏法是世界公認的靈敏度最高、對漏孔既能定位又能定量的一種無損檢測方法。

　　用氦質(zhì)譜檢漏儀進行檢漏時，被檢件的全部或局部是處于加壓或抽空的狀態(tài)，檢漏儀總是處于被檢件器壁的低壓一側(cè)。示漏物質(zhì)通過被檢件上的漏孔進入檢漏儀之前，一部分被輔助真空系統(tǒng)抽走，另一部分進入檢漏儀。

　　檢漏儀與被檢件及輔助真空系統(tǒng)連接，系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)后即可開始工作。在氦氣尚未噴到漏孔上時，檢漏儀本底值可認為零值（或補償?shù)搅悖姾夂螅鈱⑼ㄟ^漏孔進入檢漏系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各處氦的分壓開始上升，直到穩(wěn)定狀態(tài)（即進入的氦氣量等于被抽走量）。若此時停止噴氦，由于泵的抽氣作用，系統(tǒng)內(nèi)各處氦分壓會逐漸降低，最后趨于初始的零本底值。

2、低溫液體運輸車罐體夾層真空氦檢漏工藝

　　低溫液體運輸車罐體由內(nèi)筒體、外筒體、支撐部分、多層絕熱層、吸附劑和抽氣嘴組成，如圖1所示。低溫液體運輸車罐體的外筒體和內(nèi)筒體的材質(zhì)為0Cr18Ni9，絕熱層是指在內(nèi)筒體外表面用鋁箔和玻璃纖維紙進行纏繞而構(gòu)成的多層絕熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒體和外筒體之間的支撐材料為環(huán)氧玻璃鋼，分子篩管是用來充裝吸附劑分子篩的裝置，外筒體和內(nèi)筒體之間稱為夾層。

　　低溫液體運輸車是通過抽氣嘴對夾層進行抽真空來達到真空絕熱的目的。氦檢漏是指用氦質(zhì)譜檢漏儀對內(nèi)筒體和夾層進行檢漏的工藝，氦檢漏工藝的優(yōu)劣是影響抽真空效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.1、氦檢漏前的準備

　　檢測低溫液體運輸車是否具有良好的真空度，就應(yīng)嚴格控制罐體夾層的漏率，以保證罐體能有良好的密封性。以前采用超聲、射線、磁粉、滲透等手段的檢測都不能滿足抽真空的要求（母材做超聲檢測），漏點仍有可能在任何地方現(xiàn)，如焊道、母材等。若采用氦檢漏技術(shù)，可以有效地解決漏點的問題，但在抽真空之前先需做好檢漏前的準備。

2.1.1、對真空系統(tǒng)進行清潔處理

　　檢漏前要對低溫液體運輸車的真空系統(tǒng)進行去除焊渣、油垢及清潔處理，然后對罐體進行烘干處理。清潔處理的目的是為了使漏孔不被污物、油、有機溶液等堵塞，并使檢漏儀器不會被污染。由于氦質(zhì)譜檢漏法的設(shè)備和氦氣都較為昂貴，為了提高檢漏效果，節(jié)省氦氣，檢漏前還應(yīng)對真空系統(tǒng)進行預(yù)抽空處理。

2.1.2、對真空系統(tǒng)進行預(yù)抽空處理

　　將低溫液體運輸車罐體置于加溫爐內(nèi)進行預(yù)抽空，當夾層的真空度＜10 Pa時，向抽空管路通入高純氮氣至表壓0.1MPa，然后加溫至120℃～130℃，保溫不少于12 h。爐內(nèi)不同位置放置三個熱電偶以觀察和控制溫度。啟動抽空機組抽空4～6 h，用高純氮氣沖入真空夾層至表壓0.1 MPa，繼續(xù)加溫6 h之后抽空。

　　這種充入氮氣、加溫和抽空過程一般不少于8～10次，在此過程中，為保持溫度恒定，抽空機組與罐體之間應(yīng)安裝冷阱，且保證冷阱內(nèi)液氮液位不能為零。充氮加溫時冷阱應(yīng)取下，并除霜干燥，如圖2所示。當冷阱內(nèi)無明顯結(jié)霜且真空度進入0.1 Pa時，才可對夾層進行氦檢漏。

2.2、檢漏方法

　　目前，低溫液體運輸車常用的檢漏方法為氦質(zhì)譜檢漏儀法。常用的有兩種檢漏方法，即氦罩法和噴吹法。檢漏時，先用氦罩法進行總漏率的測定，當總漏率超出允許值后再用噴吹法進行漏孔的定位工作。低溫液體運輸車內(nèi)筒體總漏率應(yīng)小于2×10^-7 Pa·m3/s 夾層總漏率應(yīng)小于6×10^-7 Pa·m /s。

2.2.1、氦罩法

　　氦罩法是用一個檢驗罩把被檢件包起來（如圖3），檢漏時先排除罩內(nèi)空氣，再沖入100 kPa的氦氣；當檢漏儀輸出指示有變化時，表明處于氦罩下的被檢件有漏孔。

　　低溫液體運輸車氦檢漏的工藝過程如下：對于局部氦罩要求用塑料覆蓋焊縫，兩邊用膠帶粘好，中間明顯鼓起。整體氦罩法要求用塑料薄膜將整個筒體覆蓋，塑料薄膜搭接部位用膠帶粘好，底部邊緣要壓緊，使之形成一個完整的氦罩。

　　充氦口應(yīng)開在氦罩的最低處，充氦時必須有專人監(jiān)視檢漏儀，并把信息報告充氦人員。待整個氦罩全部鼓起后，氦氣在罩內(nèi)至少保持15 min。當檢漏儀輸出指示有變化時，表明被檢件有漏孔。如發(fā)現(xiàn)漏孔較大時，應(yīng)停止檢漏，向低溫液體運輸車罐體內(nèi)充氮氣、抽真空，在保證容器內(nèi)真空度、氦本底滿足檢漏儀檢漏要求后，用噴吹法找出漏點位置并作上標記，在罐體內(nèi)充入氮氣進行補焊。補焊完成后對補焊位置再次進行抽真空檢漏。

　　圖3中標準漏孔是指一個在給定條件下能向真空系統(tǒng)提供已知的氣體流量的裝置，標準漏孔是用來校準檢漏儀的靈敏度和標定檢出漏孔的大小。