氦質譜檢漏技術在大型高真空系統焊縫檢測中的應用

氦質譜在小型高真空系統揮縫中應用成熟，但用于2 300m32高真空系統焊續檢漏是第一次，氧質語只能通過有效手段發揮。 300m32系統成功檢測泄漏點的位置，及時消除問題，使系統達到0.001Pa(A)設計真空度。

20世紀，真空工業的發展十分顯著，引起了各界的關注。真空科學與技術只是科學研究中的一種實驗技術，但已成為現代工業生產中的一種基本技術，得到了廣泛的應用。在日常生活中，保鮮、真空鍍層、保溫，但體積很小。在工業應用中，體積超過100m3真空容器的應用非常罕見。隨著高真空技術的快速發展，高真空技術的應用越來越廣泛。在空氣動力領域，大型高真空球罐系統提供更好、可控的氣體動力源，模擬各種高速氣流下飛機或高速武器的運行狀態。

目前，我國較大的高真空系統容積已達2 300m3，而且真空度要求為0.001Pa(A),與大型低真空系統相比，不銹鋼球罐和管道的焊縫、風洞體、大型插板閥和泵組與不銹鋼管道的連接面數量較多，其檢漏技術要求和難度較高。

真空技術廣泛應用于小型低溫壓力容器中，如LNG低溫儲罐子母罐中間層采用抽真空，實現保冷功能。對容器本身抽真空，尤其是2 300m3 不銹鋼高真空系統抽真空，達到0.001Pa(A)真空度高，難度大。具體體現如下:①不銹鋼真空球罐的施工需要大型球罐和不銹鋼球罐施工技術的支持；②由于是外壓容器，與傳統的內壓容器相比，高真空系統對焊縫和系統連接的密封要求更高，密封直接決定了真空的效果；

③連接風洞體、大型管道、高真空閥、真空機組等高真空系統的多密封圈總長度超過 500 m,布局位置特殊；④抽真空技術、真空檢漏、高真空系統堵漏技術難度較大。

真空泄漏檢測方法是困擾真空領域的一個主要問題。雖然目前有多種泄漏檢測方法，但沒有實例報告適用于大容量高真空容器系統的有效泄漏檢測方法。本文將主要闡述氦質譜 2 300m3應用于高真空系統。

氦質譜泄漏檢測在本項目中的應用主要分為兩種方式。首先，在高真空試驗前，對系統中的所有焊縫進行氦質譜泄漏檢測，泄漏檢測對象為焊縫；第二，在真空試驗過程中，對整個系統的連接面進行氦質譜泄漏檢測，泄漏檢測對象為密封面。雖然這兩種方法的檢測時間不同，但較終目的是一致的，以實現0.001 Pa(A)真空度滿足漏率要求，它們是2 300 m氦質譜檢漏技術的兩個階段是整個系統檢漏技術的關鍵步驟。

氦質譜檢漏是檢漏大型高真空系統焊縫的較佳方法。氦質譜檢漏技術是國內外真空容器檢漏的先進技術。氦是一種無毒、無味、無污染大氣、性質穩定的惰性氣體。氦分子在特定溫度下的粒子速度高于除氫以外的任何其他氣體。因此，氦比大多數其他探索氣體更快地穿過漏洞。泄漏氣體為氦，空氣和殘余氣體含量較低，底部噪聲小，分子量和粘度系數小，易穿透泄漏，易擴散，離子質荷比有利于離子分離，選擇作為泄漏檢測介質，不會腐蝕焊縫表面，無毒，不會堵塞泄漏。

3.1.氦質譜檢漏焊縫

系統所有焊縫完成射線檢測后，采用泄漏檢測盒法（原理圖如圖1所示）檢測焊縫，檢測方法與射線檢測方法相似，所有焊縫按260進行mm用3000設置檢測位置mm檢測到檢測位置并重疊40mm,對所有檢測位置進行逐一編號檢漏，檢漏儀和檢漏箱設置在系統外，檢漏時將檢漏箱扣在被檢零件表面，然后用輔助泵抽真空。關閉輔助閥，打開節流閥，使泄漏檢測箱與已提前抽入極限真空的質譜泄漏檢測器連接。當儀器達到工作壓力時，可在泄漏檢測箱扣件的反面噴槍。如果儀器輸出指示發生變化，噴槍的噴射部分會有泄漏。輸出指示的變化可以確定泄漏率的大小，也可以使用局部氦蓋施氦。工程焊縫主要采用吹法，與吸槍法相比，由于大氣中還含有5種靈敏度較高的噴吹方法×106氦容易誤判或無法確定是否泄漏。如果有泄漏點將被反向泄漏檢測盒檢測到，應進行維修和清除，以確保所有焊縫都沒有泄漏點，這是確保系統滿足泄漏要求的必要條件之一，也是整個系統氦質譜泄漏檢測技術的檢測步驟之一。

3.2 高真空系統氦質譜泄漏檢測

大型高真空系統能否滿足設計所需的真空度和泄漏率的前提是具有足夠剛性的穩定結構、足夠的泵速和真空極值的真空泵組，以及檢測和處理泄漏的手段。前兩者在設計中可以通過計算和施工過程控制來實現，而后者往往由于系統大、隱蔽泄漏點多而無法檢測，或由于檢測周期長、檢測成本高，難以滿足預期要求。

項目啟動時，應梳理項目泄漏檢測工作，分析泄漏點容易出現的部位、檢測難點、檢測方法的選擇、處理泄漏點等問題。為了更有效、更快、更低的成本檢測泄漏點并完成處理，在本2中 300m33.高真空系統焊縫分級檢漏。分級檢漏方法的差異比較見表2。氦質譜檢漏技術在大型高真空系統中的應用主要包括表中的第一種和第四種方法。

首先，在內部壓力試驗中，采用傳統的正壓試驗方法（噴灑肥皂水等）進行初步檢查，檢查和處理整個系統的法蘭連接、管道泵組連接角閥等連接面，為下一階段的真空試驗做準備；第二，在真空試驗中，當系統處于低真空狀態50時Pa和10Pa超聲波檢漏儀用于檢查和處理所有密封面的漏點。在此過程中，結合靜壓升值法，判斷系統中是否仍有泄漏點。由于超聲波泄漏檢測遠低于氦質譜，因此只能作為粗體檢測，適用于較大的泄漏點。但是，如果不進行這一步的檢測，下一階段的高真空試驗可能無法進行，羅茨泵機組將在低真空停機保壓階段繼續打開，達到2Pa打開油增壓泵機組，在到達0.1Pa打開油擴直到0.001Pa,在此過程中，繼續使用超聲波泄漏檢測；三是到達0.001Pa關閉所有泵組進行保壓，并在保壓過程中開始進行氦質譜檢漏，盡管氦質譜檢漏在20年Pa精檢模式可以打開，但真空度越高，反應越快越靈敏，所以在設計值時選擇系統中的時間。

氦質譜檢漏儀(圖2)安裝在靠近球罐側的第一臺增壓泵設置的隔膜閥或球罐底部，采用噴射法。該方法是將檢漏儀連接到真空容器上，然后用噴槍將氦氣噴在系統中容易出現泄漏點的法蘭連接面上。當有泄漏時，氦通過泄漏進入質譜管，檢測示意圖如圖3所示。

關鍵泄漏檢查部分：根據圖紙統計各單元容器系統的連接點。由于管道直徑大，管道與真空閥連接、管道與膨脹節連接、人孔法蘭連接是檢查的重點。

檢漏補救措施：對于法蘭密封面的泄漏點，用限力扳手對稱拉緊螺栓。如仍不能消除泄漏點，應停止試驗，檢查泄漏點的原因，更換0圈；

焊縫外用真空蠟或真空脂密封焊縫缺陷引起的漏氣，并進行標記。試驗結束后，修復焊縫。

在該2 300m3,在高真空系統中，焊縫氦質譜泄漏檢測和整個系統氫質譜泄漏檢測在分級和分階段泄漏檢測中得到0.001 Pa(A)為今后我國大型高真空系統的檢漏提供強有力的**，積累了可借鑒的經驗

安徽諾益科技氦質譜檢漏儀具有啟動時間短、運行速度快、檢測靈敏度高、抗干擾能力強等特點。廣泛應用于航空航天、制冷及相關配套設施、汽車制造、動力電池、核工業、真空系統、生物化學、環保、食品發酵、石油加工、有機化學、中西醫藥、科研等領域。