氦質(zhì)譜檢漏儀介紹及在壓力容器檢漏上的應(yīng)用
當(dāng)壓力容器儲存氣體時，漏氣對整個容器的氣體儲存來說是個很大的損失。為解決此問題對制造生產(chǎn)壓力容器的廠家來說，歷來是個既麻煩又要花費大量時間、人力、精力、財力的事情，但又不一定能夠很好的解決泄漏這個關(guān)鍵性的問題。一般壓力容器檢漏先進行總漏率檢測，當(dāng)總漏率超出允許值后，再進行各個泄漏孔的檢測，對超過允許值的漏孔進行修補。用加壓水中氣泡法檢壓力容器，能尋找出較大的漏孔位置，但很難檢出微漏和滲漏，特別是壓力容器隨著時間的滲漏（包括材料本身的滲漏）問題。一般國內(nèi)的企業(yè)在壓力容器檢漏時經(jīng)常采用以下幾種方法：
加壓放置法：充入一個~三個以上大氣壓的空氣，放置24小時或更長，看壓力表上壓力讀數(shù)是否下降，用這種方法可檢到10-1Pa·m3/S左右的最小漏率。
著色法：充入氨氣，在外面著色，可檢到10-1Pa·m3/S左右的最小漏率。
超聲波法：充入一個~三個以上大氣壓的空氣，用超聲波檢測器檢漏，可檢到10-2Pa·m3/S左右的最小漏率。
加壓水中發(fā)泡法：充入一個~三個以上大氣壓的空氣后，放入水中，看水中有否氣泡出現(xiàn)（可檢到10-3～10-4 Pa·m3/S），24小時積累后可檢到10-5Pa·m3/S左右的最小漏率。
涂抹肥皂水法：充入一個~三個以上大氣壓的空氣，在懷疑處涂上肥皂水，看是否有肥皂泡出現(xiàn)，可檢到10-2～10-3Pa·m3/S。
放射性氣體法：可檢到10-11Pa·m3/S。有放射污染危險
鹵素檢漏法：可檢到10-5～10-6Pa·m3/S
氦質(zhì)譜檢漏儀:吸槍法可檢到10-3～10-7 Pa·m3/S，真空法可檢到100～10-13Pa·m3/S。
從上述檢漏手段來看，可以得出氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏范圍最寬，精度高，安全等優(yōu)點。在國外和外國在國內(nèi)的獨資、合資企業(yè)中廣泛得到應(yīng)用，現(xiàn)在國內(nèi)的企業(yè)也在隨著用戶要求的提高，和產(chǎn)品的升級換代、走出國門、與外資配套等情形，逐漸增加了氦檢漏儀的應(yīng)用機會。
氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏也是無損檢測（X射線、渦流、超聲等）的多種方法中的一種，是壓力容器無損檢測的最佳形式。廣泛應(yīng)用于航天、航空、核電、電子零部件、真空設(shè)備、電真空、電力、石化、半導(dǎo)體前道、空調(diào)制冷等新技術(shù)的領(lǐng)域。
一．概述
泄漏的檢查，存在著各種各樣的方式，其中之一便是使用氦質(zhì)譜檢漏儀的檢查方式。利用氦氣作為示蹤氣體，來對各種容器的泄漏、微漏和滲漏(包括材料本身的)進行檢測。使用氦氣進行檢漏是考慮到氦氣具有以下一些優(yōu)點：（不用氫氣，因為氫氣有可燃可爆的危險性）
氦氣在空氣中含量非常少，只有5ppm（空氣中占約1/200，000）；
在被測試的物體內(nèi)部所殘留的空氣中的氦氣含量也非常少；
由于氦分子量小、分子直徑小（在元素周期表中在僅排在氫的后面），即便是極其微小的滲漏孔也能方便地通過；
由于具有化學(xué)上的不活躍性，不會污染排氣系統(tǒng)及被測試物體；
由于具有對人體無害性和不可燃爆性，因此使用安全方便；
對分析管的分辨率要求并不高，容易實現(xiàn)高靈敏度；
不存在環(huán)境污染問題。
二．氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理及主要組成部分
氦質(zhì)譜檢漏儀的性能、特性好壞取決于質(zhì)譜分析室。質(zhì)譜分析室的工作原理是對離子源氣體進行電離，電離出來的正離子經(jīng)過電場加速聚焦通過縫隙進入均勻磁場，離子束在磁場力的作用下，旋轉(zhuǎn)180o或90o按一定軌跡到達收集極，此種形式稱之為磁性偏轉(zhuǎn)分析形式。然后，經(jīng)小電流放大器、微處理器，控制器等線路處理直至液晶屏顯示出讀數(shù)的大小。
三．氦質(zhì)譜檢漏儀在壓力容器中的常用方法
在壓力容器中，使用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏常用的方法大體可分為三種，即噴氦法（負壓法），吸槍法（正壓法），氦罩法。就幾種方法的靈敏度比較而言，噴氦法的靈敏度高些。但是當(dāng)檢漏儀安裝在大型的、比較復(fù)雜的壓力容器裝置上時，也不敢確切地說噴氦法的靈敏度就是高。
（一）噴氦法
噴氦法是最常用，最方便的檢漏方法。檢漏時，用連接在裝有氦氣的氣瓶上的噴槍向懷疑有漏泄的部位噴氦氣，如果有氦氣從漏孔中流入壓力容器裝置，則裝置內(nèi)的氦分壓就會上升，氦檢漏儀上就會顯示有泄漏率。是否合格要看標準漏率值是定在多少，超過標準漏率值的可視為不合格。
噴氦法檢漏中應(yīng)該注意以下幾個問題：
1、實際的檢漏靈敏度比理論計算值低，一是由于噴槍所噴出的氦氣流是散開的，故摻有一定數(shù)量的空氣，使氦氣的濃度有所降低。二是噴槍噴出的氣流的方向不可能完全對準漏孔的方向，此外、在凹缺處所存在的空氣會使得進入漏孔的氦氣濃度降低。
2、檢漏次序：從被檢件物體的上方至下方，由*近檢漏儀處向遠離檢漏儀處逐點進行噴氦檢查。
3、檢出的大漏孔要經(jīng)修補后再去找小漏孔。
4、當(dāng)存在兩個相距很近的可疑的漏孔點時，應(yīng)先把一個點蓋住，在對另一點用最細的噴槍進行噴氦。
5、當(dāng)噴槍噴在某一點時，如果，檢漏儀上的顯示有變化，其上升速度很慢且顯示值不穩(wěn)定表示鄰近其它地方有很大漏孔。
6、檢出漏孔后，還應(yīng)再做幾次復(fù)檢。
7、檢漏場地要有良好的通風(fēng)條件，但也不能太大，不應(yīng)影響噴槍噴出的氦氣氣流的方向。
（二）吸槍法
吸槍法是先向壓力容器裝置中充入一個以上的大氣壓的氦氣或氦氣與其他氣體的混合氣，從壓力容器裝置的外部檢測從漏孔泄漏到外部的氦氣，進而發(fā)現(xiàn)漏孔。用吸槍尋找氦氣時，一旦氦氣被吸入，氦檢漏儀就會顯示出漏率值。在這種情況下，因為壓力容器裝置外部是一個大氣壓，所以充入壓力容器裝置內(nèi)的氣體壓至少需要一個大氣壓以上。但壓力不宜過高，壓力過高，插在裝置上的壓力表或其它插件就會彈出而發(fā)生傷人等危險事故。在噴氦法中，噴的氦氣很有可能把漏孔完全覆蓋上，這樣，氦分子就以接近一個大氣壓的壓力差通過孔進入內(nèi)部，與此相反，吸槍法從大體來說，首先用氦氣使內(nèi)部壓力達到一個大氣壓以上，如果壓力差達不到一個大氣壓以上，氦氣就不會以相同的量流到外部，接著漏出的氦氣馬上在大氣中擴散，即使是吸槍口（一般都是非常小的）也不可能把漏泄的氦氣全部吸進去。
吸槍法（正壓法）檢漏，用純氦檢時，可使用氦氣回收裝置，重復(fù)使用，以降低使用成本。或使用濃度不低于5~10%的氦氣混合氣體，使用完后，可直接向大氣中排放，要注意周圍環(huán)境中的氦氣的濃度，注意周圍環(huán)境中空氣的流動情況，因為這會影響到吸槍法的檢測精度。吸槍法（正壓法）檢漏與鹵素檢漏極為相似，但應(yīng)注意的是容器內(nèi)所充的示蹤氣體是不同的，即使有相同的漏率值，其意義也是不同的，能夠區(qū)分這一點很重要。除實驗測試比較法以外另有計算式Q1η1= Q2η2（Q為氣體的泄漏流量，η為氣體的粘度系數(shù)），Q1M11/2= Q2M21/2（M為氣體的分子量）。吸槍法檢漏中應(yīng)注意以下幾個問題：
1、靈敏度受連接管道的流導(dǎo)的限制。
2、初次檢漏時、被檢件體內(nèi)切勿充入過高壓力的氦氣。因為如果有漏孔，氦氣會從被檢件物中漏出，造成較大浪費，而且氦氣到處擴散，給檢漏儀帶來非常大的干擾。因此，一般應(yīng)先向被檢件物內(nèi)充以低壓力、低濃度的氦氣，再充入高壓力，高濃度的氦氣，對小漏孔進行檢漏。如果存在較大漏孔時，可對檢件體先進行加壓水中發(fā)泡法檢大漏，這樣既可以減少氦氣的浪費，因為氦氣較貴（不同濃度的價格也不同），又可避免對氦檢漏儀的氦中毒的損害。
（三）氦罩法
這種方法使用一個檢漏罩（塑料薄膜等）把被檢容器包起來，先排除罩內(nèi)空氣，然后充入氦氣或氦氣的混合氣體，檢漏儀與被檢容器內(nèi)部連接，當(dāng)檢漏儀有漏率顯示時，說明有泄漏。這個漏率稱為總漏率。總漏率為各個分漏率之和；總漏率不超標準值，則各個分漏率也不超標準值；總漏率超過標準值，則檢查各個點的分漏率是否超過標準值。然后再對超過標準值的漏孔進行修補，直至達到合格標準為止。
大型壓力容器在檢漏時，經(jīng)常使用輔助真空系統(tǒng)（輔助真空系統(tǒng)----有真空機械泵+增壓泵，真空管道，三通，真空計，真空閥門，放氣閥門等組成）來進行預(yù)抽真空，真空度達到一定值時，關(guān)閉輔助真空系統(tǒng)，或使用真空切換閥，再開啟檢漏儀來進行檢漏。
