Основные результаты
Поток утечки увеличивался с ростом диаметра дефекта. Усредненные результаты по группе из 15 изделий приведены в таблице.
| Диаметр дефекта, мкм | Поток течи, м³·Па/с |
|---|---|
| 1 | 9 × 10⁻⁵ |
| 5 | 8 × 10⁻⁵ |
| 10 | 4 × 10⁻⁴ |
| 20 | 1 × 10⁻³ |
| Герметичное изделие, фон гелия | 2 × 10⁻⁷ |
Герметичные изделия показывали стабильный фоновый уровень потока, не превышающий 2 × 10⁻⁷ м³·Па/с.
Жидкость в изделиях могла временно маскировать утечки, что подтверждало важность использования метода вакуумирования для выявления скрытых дефектов.
Эксперимент подтвердил высокую чувствительность гелиевого течеискателя к дефектам различного диаметра. Методика измерений оказалась надёжной для выявления даже мельчайших утечек, а вакуумная камера обеспечивала необходимые условия для точного анализа. Результаты позволили сделать вывод о применимости данного метода для контроля герметичности изделий в реальных производственных условиях.
По результатам испытаний и опубликованных ранее данных проведена практическая оценка допустимого потока течей для проникающих сред при наличии дефекта.
| Критерий герметичности | Проникающая среда | Поток течи, м³·Па/с | Диаметр дефекта |
|---|---|---|---|
| Герметичность для воды | Капли | <10⁻³ | 20 мкм |
| Герметичность для пара | Эффект запотевания | <10⁻⁴ | 5 мкм |
| Герметичность для бактерий | Кокки | <10⁻⁵ | 1 мкм |
| Герметичность для бактерий | Палочковидные | <10⁻⁶ | 0.5 мкм |
| Герметичность для масла и топлива | Запотевание топливного бака | <10⁻⁶ | 0.5 мкм |
| Герметичность от вирусов | Вакцины | <10⁻⁷ | 0.1 мкм |
| Герметичность от вирусов | Наименьшие вирусы, бактериофаги | <10⁻⁸ | 50 нм |
| Герметичность от вирусов | Вироиды, РНК | <10⁻¹⁰ | 1 нм |
| Герметичность для газов | Потеря вакуумной изоляции, СПГ | <10⁻9 | 10 нм |
| Герметичность по гелию | Газовая проницаемость | <10⁻¹⁰ | 1 нм |
Организация помещения лаборатории контроля герметичности
Подготовка помещения лаборатории контроля герметичности является важным аспектом для достижения достоверных и повторяемых результатов течеискания. Правильное размещение оборудования и соблюдение определенных правил способствуют эффективности и безопасности процесса контроля герметичности масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем, манометрическим и другими видами течеискателей.
Выбор помещения
По размерам помещение должно быть достаточно просторным, чтобы вместить все необходимое оборудование и предоставить рабочее пространство для персонала. Также необходимо учитывать размеры объектов, которые будут контролироваться в лаборатории.
Помещение должно быть хорошо проветриваемым, чтобы обеспечить поступление свежего воздуха и удаление возможных вредных газов, пыли или паров, которые могут возникать в процессе контроля.
Линия сброса гелия из помещения контроля
В лаборатории не допускается выхлоп гелия в помещение, где проводится тест, поскольку это может привести к возможным перенасыщениям прибора гелием и негативно повлиять на результаты испытаний. Гелий может создавать неприемлемые условия для проведения тестов, поэтому необходимо обеспечить надежную вентиляцию и правильное удаление гелия из помещения. Это также связано с обеспечением безопасности персонала, работающего в лаборатории, и предотвращением возможных аварийных ситуаций.
Вывод выхлопа вакуумного насоса
Вывод выхлопа течеискателя в вентиляцию и фильтрация паров масла необходимы для защиты от повышения фонового уровня фона из-за проникания гелия через насосы противотоком. Выхлопные газы, содержащие пары масла, могут быть вредными для здоровья людей и среды лаборатории, поэтому необходимо обеспечить их удаление.
Вентиляция позволяет избежать скопления вредных паров в помещении, обеспечивая свежий воздух и поддерживая безопасные условия труда. Фильтрация паров масла также играет ключевую роль в предотвращении загрязнения окружающей среды. Путем очистки выхлопных газов от масляных паров можно значительно снизить воздействие на окружающую среду и уменьшить риск загрязнения воздуха в окрестности рабочего места.
Вывод выхлопа вакуумного насоса в вентиляцию и фильтрация паров масла не только способствует безопасности работников, но и помогает уменьшить негативное воздействие на среду лаборатории, что является важным шагом к чистому производству.
Линия притока чистого воздуха или азота
Подача чистого азота для вентиляции течеискателя и объекта контроля позволяет предотвратить возможные загрязнения и обеспечить надежную работу системы. Правильная установка и обслуживание линии притока чистого азота является частью обеспечения надежности и безопасности работы технических систем течеискания. Отсутствие чистого азота или его недостаточное количество может привести к сбоям в работе оборудования из-за высокого уровня фона гелия в помещении.
У гелиевых течеискателей есть специальный порт продувки азотом. Подавая чистый азот из баллона с газом через редуктор в данный порт, мы можем прочищать азотом внутреннюю систему течеискателя от гелия, который будет постепенно накапливаться в ходе проверки герметичности. Это важно для организации в лаборатории многократных проверок и конвейерного процесса контроля герметичности.
Также при выполнении контроля герметичности способом вакуумной камеры или способом гелиевой камеры, когда мы создаем в определенном объеме достаточно большое давления гелия, будет правильным не просто выпускать гелий наружу после выполнения испытания, а продувать его, замещая чистым азотом. Тем самым при смене объекта мы не ухудшим фон в лаборатории и обеспечим достаточный уровень фона для проведения многократных и повторяемых испытаний по герметичности. Мы рекомендуем установить в лаборатории источник чистого азота и использовать его для продувки течеискателя и вакуумной установки при смене объекта.
В окружающем воздухе содержится очень малая концентрация гелия, 5 ppm, что означает 5 частиц на миллион, то есть в одном миллионе атомов и молекул, составляющих воздух, гелия – примерно 5 атомов. Если мы включим течеискатель в режиме щупа и измерим базовую концентрацию гелия в помещении, то течеискатель покажет поток порядка 1.10-7 Па·м³/с. Это и составляет поток равной концентрации 5 ppm. По данному значению также можно провести калибровку прибора.
Если после многократных испытаний объектов контроля в вашей лаборатории или после обнаружения объекта с большим по потоку нарушением герметичности вы опасаетесь сильного увеличения фона в лаборатории, можно провести измерение PPM гелия в воздухе способом щупа. Если вы получите отклонение от нормальных условий, необходимо сделать перерыв в работе и провести проветривание лаборатории с целью удаления гелия.
Важно уделять должное внимание обслуживанию и контролю линии притока чистого азота, а также проводить регулярные проверки на предмет возможных утечек или других проблем. Таким образом можно гарантировать безопасность и эффективность работы, особенно в условиях, где требуется высокая точность контроля и надежность оборудования.
Электропитание
Необходимо убедиться, что помещение имеет достаточное количество электрических розеток для подключения оборудования, а также стабильное электроснабжение. При проведении работ заземление аппаратуры следует осуществлять медным проводом сечением не менее 2,5 мм2.
Течеискатель может быть укомплектован источником бесперебойного питания (ИБП). Подойдет источник с характеристиками: мощность 1500 ВА / активная 900 Вт, напряжение при работе от батареи - модифицированная синусоида, время автономной работы от батарей 3–25 минут, в зависимости от нагрузки, встроенные батареи: 12 В, 9 А.ч, 2 шт. Использование ИПБ важно при работе с масс-спектрометрическими течеискателями по нескольким причинам:
1. Сохранение результатов измерений: Масс-спектрометрические течеискатели требуют стабильного и непрерывного питания для правильной работы. ИБП позволяет обеспечить постоянное электропитание, даже в случае сбоев в основном электроснабжении. Это гарантирует сохранность результатов измерений и предотвращает потерю данных.
2. Защита прибора от перегрузок: ИБП имеет встроенные механизмы защиты от перегрузок и коротких замыканий. В случае возникновения скачков напряжения или других электрических проблем, ИБП автоматически отключает внешнее питание, чтобы предотвратить повреждение прибора. Это особенно важно для масс-спектрометрических течеискателей, так как они содержат прецизионную электронику, которая могут быть чувствительна к перегрузкам.
3. Защита электроники, датчиков давления и катодов: Масс-спектрометрические течеискатели содержат сложную электронику и чувствительные катоды и элементы датчика Пирани. Неправильное или нестабильное питание может привести к повреждению электронных компонентов и катодов. ИБП обеспечивает стабильное питание, прошедшее фильтрацию, что помогает предотвратить повреждение электроники и продлить срок службы прибора.
Освещение
Помещение должно иметь достаточное естественное и искусственное освещение для комфортной работы персонала и обеспечения точности проведения контроля. С целью визуализации дефектов может быть применен портативный микроскоп с локальной подсветкой.
Освещение в помещении лаборатории контроля герметичности должно составлять не менее 500 люкс. При этом рекомендуется использовать также локальное освещение для подсветки, в том числе с разных сторон объекта контроля и возможных выявляемых дефектов. Как правило, с помощью внешнего источника света мы стараемся локализовать место нарушения геометричности и объяснить природу дефекта, то есть классифицировать дефект сварного шва и прийти к выводу о причине возникновения дефекта. Хотя с течами, обнаруживаемыми гелиевым течеискателем это не всегда возможно из-за его более высокой чувствительности, по сравнению с визуальным методом контроля.
Безопасность
Помещение должно быть безопасным для работы с оборудованием, химическими веществами и другими потенциально опасными материалами. Необходимо установить систему пожарного оповещения, предусмотреть наличие средств индивидуальной защиты и обучить персонал правилам безопасности.
Наиболее опасным фактором при работе с течеискателями и выполнении работ по контролю герметичности является высокое давление газов. Оператору необходимо уметь работать с баллонами высокого давления, квалифицировано их устанавливать, размещать редукторы и правильно эксплуатировать данные редукторы для подачи гелия и других газов в рабочий объем. Требуется использование защитных очков, а также перчаток при работе с объектами контроля. При работе с изделиями, заполняемыми рабочим давлением газа, превышающим атмосферное, необходимо выполнять требования по работе с сосудами и линиями высокого давления.
Также следует защищать персонал от термических воздействий, связанных с работой вакуумных насосов и масел. Дополнительным опасным фактором является работа на высоте, которая часто требует выполнения при обследовании крупных вакуумных камер и объектов контроля. Особым фактором при работе с течеискателями является электрическая безопасность. При проверке изделий и установок оператору часто необходимо добираться до труднодоступных мест системы, где могут быть расположены катоды, нагревательные элементы и линии подачи высокого напряжения. Оператору следует аккуратно распылять гелий для контроля герметичности данных изделий, обесточивать установку при выполнении определенных видов работ и выполнять работы в изолирующих перчатках.
Если работа в лаборатории связана с использованием шумного оборудования, необходимо предусмотреть шумоизоляцию помещения для защиты здоровья персонала.
Размещение оборудования
Правильное размещение оборудования в помещении лаборатории контроля герметичности играет важную роль в эффективности работы и безопасности персонала. Вот несколько рекомендаций:
- Масс-спектрометрические гелиевые течеискатели должны быть установлены на устойчивой платформе или специальном столе.
- Оборудование должно быть размещено таким образом, чтобы был удобным доступ персонала для обслуживания.
- Разместите объект контроля вблизи оборудования, чтобы минимизировать длину вакуумных сильфонов и упростить подключение.
- Предусмотрите достаточное пространство для хранения оснастки, запасных частей и расходных материалов.
При организации вакуумирования не допускается использование пластиковых и армированных пластиковых шлангов с малым сечением. Корректная организация вакуумной откачки и подключение объектов контроля к течеискателю может быть выполнена с помощью сильфонов из нержавеющей стали с диаметром условного прохода, соответствующим диаметру условного прохода изделия и входного порта течеискателя.
Частая ошибка специалистов, эксплуатирующих вакуумные насосы, заключается в резком заужении канала соединения вакуумного насоса и откачиваемого объекта контроля или вакуумной камеры. Мы сталкиваемся с ситуацией, когда на производстве установлен дорогой высокопроизводительный насос, но после него установлен конусообразный переходник с выходом на вакуумный сильфон малого диаметра. Такая ограничивающая диафрагма значительно снижает эффективную быстроту откачки вакуумной системы, и насос перестает обеспечивать свои паспортные характеристики.
Работа с газами
Работа с гелием и другими газами требует особой осторожности и соблюдения правил безопасности.
- Установите систему вентиляции, чтобы обеспечить поступление свежего воздуха и удаление газовых выхлопов.
- Проведите регулярные проверки гелиевых линий и соединений на наличие утечек.
- Предусмотрите систему аварийного отключения газов в случае обнаружения утечки.
- Обеспечьте наличие огнетушителей и других средств пожаротушения в лаборатории.
При работе с баллонами, находящимися под давлением, следует выполнять требования к устройству и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением в соответствии с действующей нормативной документацией.
Наполненные газом баллоны следует располагать вертикально. Для предохранения от падения баллоны следует устанавливать в специально оборудованных стойках. Баллоны с газом, устанавливаемые в помещениях, должны находиться от радиаторов отопления и подобных приборов на расстоянии не менее 1,0 м, от газовых плит — не менее 1,5 м и от печей и других источников тепла с открытым огнем не менее 5,0 м. Выпуск газов из баллона в емкость для создания более низкого давления следует производить через исправный редуктор, предназначенный для данного газа.
Дополнительные аспекты безопасного выполнения работ
Безопасность персонала – приоритетная задача при организации помещения лаборатории контроля герметичности.
- Проведите обучение персонала по правилам работы с газами и оборудованием.
- Обеспечьте наличие необходимых средств индивидуальной защиты, таких как защитные очки, перчатки и халаты.
- Регулярно проводите проверки оборудования и проводите профилактическое обслуживание для предотвращения возможных аварийных ситуаций.
Помещения для проведения испытаний должны быть оснащены системой вентиляции, блокировкой и сигнализацией. Запрещено появление посторонних лиц на участке проведения испытаний. Манометры следует устанавливать с учетом угла наклона и указывать максимально допустимое давление в объекте контроля красной чертой. Обслуживающий персонал должен находиться в безопасном месте во время проведения испытаний, и запрещается устранять неисправности при наличии давления пробной среды в объекте контроля. После окончания испытаний все вентили должны быть закрыты, а электропитание отключено.
Срыв вакуума является серьезной ошибкой при работе с течеискателем. Это может привести к выходу из строя оборудования и возможному резкому движению сильфонов и опасности для персонала. Следует грамотно относиться к напуску атмосферы и квалифицированно управлять течеискателем в вопросах напуска газа, избегать автоматического напуска атмосферы.
Соблюдение правил по выбору помещения, размещению оборудования, работе с газами и обеспечению безопасности персонала является неотъемлемой частью процесса контроля герметичности масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем.
Участок контроля герметичности должен быть организован централизованно. Система подачи газа должна быть подготовлена отдельно, и баллоны с гелием должны храниться в отдельном помещении, а газы поступать линиями подачи газа в помещение проверки. Влажность воздуха и температурные режимы должны проверяться в помещении контроля герметичности для обеспечения качества проверки и повторяемости результатов. В лаборатории должен быть организован архив для хранения документации на оборудование, документов о метрологических характеристиках и поверке систем.
Для обеспечения непрерывного цикла производства следует организовать лабораторию на базе как минимум двух гелиевых течеискателей, чтобы иметь запас оборудования на случай выхода из строя приборов или необходимости поверки и ремонта.
Требования к рабочему месту и помещению при контроле герметичности направлены на обеспечение безопасности работников, эффективность процесса контроля и сохранность оборудования. Основные аспекты, которые следует учитывать:
1. Площадь рабочего участка: должна соответствовать нормам безопасности и обеспечивать комфортное выполнение работ.
2. Приспособленность для влажной уборки и дегазации: Помещение должно быть легко очищаемым от газов, таких как гелий и хладон.
3. Вентиляция: наличие приточно-вытяжной вентиляции для обеспечения свежего воздуха и удаления загрязнений.
4. Водоснабжение: для охлаждения насосов и других процедур должна быть доступна водопроводная вода, очищенная от масел и загрязнений.
5. Отсутствие сквозняков: во избежание искажения результатов контроля необходимо избегать сквозняков на рабочем участке.
6. Выхлопные трубопроводы: должны выводиться за пределы рабочего участка для предотвращения загрязнения воздуха.
7. Хранение запасных частей: запасные части и инструменты должны храниться в закрытых шкафах или стеллажах для сохранности и удобства доступа.
8. Спецодежда: все работники должны носить специальную одежду (халат или спецовку) для безопасности.
9. Пожарный щит: должен быть наличие пожарного щита для обеспечения безопасности в случае чрезвычайной ситуации.
10. Освещенность: Помещение должно соответствовать нормам освещенности для обеспечения комфортного и безопасного выполнения работ.
Соблюдение этих требований поможет обеспечить эффективность и безопасность процесса контроля герметичности.
Требования к подготовке изделий к контролю герметичности
Процесс подготовки поверхности конструкций перед испытаниями на герметичность является критически важным этапом, влияющим на точность и надежность контроля. Изделия, предназначенные для тестирования, должны соответствовать техническим требованиям, чертежам и нормативной документации, а также сопровождаться подтверждающими документами.
