Испытания на герметичность способом обдува гелием
Цель метода — достоверная локализация сквозных дефектов и количественная оценка утечек по потоку индикаторного газа в условиях внутреннего вакуума. Область применения — герметичные изделия, узлы и трубопроводная арматура, для которых требуется подтверждение соответствия заданному классу герметичности.
Назначение, область применения и приемочные критерии
Настоящая методика описывает порядок проведения контроля герметичности методом локализации течи обдувом гелием при создании разрежения во внутреннем объёме, а также требования к подготовке, средствам измерений, условиям испытаний, критериям приемки и оформлению результатов.
Класс герметичности задаётся разработчиком и указывается в конструкторской документации. Для рассматриваемой сферы применения согласован III класс с порогом браковки 5 × 10−7 Па·м3/с. Изделие признаётся соответствующим классу, если на установке, обладающей чувствительностью в пределах класса, не зарегистрирован поток, превышающий установленный порог.
Нормативные ссылки
Работы выполняются в соответствии с ГОСТ Р 50.05.01-2018 (методы контроля герметичности), а также применяемыми на предприятии методиками измерений и действующей конструкторской документацией. Дополнительно учитываются требования по подготовке персонала и метрологическому обеспечению согласно внутренним регламентам и аттестационным документам на средства измерений.
Средства измерений и испытательная оснастка
Применяется гелиевый масс-спектрометрический течеискатель с пределом обнаружения не хуже 1 × 10−12 Па·м3/с (в вакуумном режиме), вакуумная система вспомогательной откачки, вакуумметр с диапазоном, перекрывающим область ≤ 1000 Па, поверенная контрольная течь для калибровки чувствительности, комплект обдува гелием (пистолет-обдуватель с редуцированием и сменными наконечниками), переходники стандарта KF с рабочим портом KF-25, редуктор гелия высокого давления и, при необходимости, расходомер на линии обдува. Индикаторный газ — гелий не ниже 99,9 %.
Условия проведения
Температура стенок — не ниже +5 °C; окружающий воздух +10…+35 °C при относительной влажности до 80 %. Помещение защищается от сквозняков для снижения фона гелия. Питание 220 В ±10 %, заземление обязательно. Допустимый фон течеискателя после стабилизации — ниже уровня, мешающего достижению порога 5 × 10−7 Па·м3/с с запасом чувствительности.
Подготовка объекта и оснастки
Выполняются внешний осмотр и зачистка сборных швов до металлического блеска, контроль сопрягаемых поверхностей, продувка внутренних полостей сухим газом. Обеспечивается идентификация изделия в соответствии с КД. Для предотвращения осевого смятия при внешнем давлении применяются дистанционные упоры/вкладки согласно оснастке. Заказчик готовит точку подключения KF-25 и выполняет базовую очистку; Исполнитель проверяет герметичность присоединений и исправность уплотнений.
Физические основания метода
Регистрация утечек основана на селективном измерении потока гелия масс-спектрометром течеискателя. При создании внутреннего вакуума перепад давлений на стенке близок к 101 кПа и практически не меняется при снижении внутреннего давления с 1000 Па до 0,1 Па и ниже; относительное изменение нагрузки менее 0,001 %. Для конструкций, рассчитанных на перепад порядка 101 кПа, глубина вакуума не является ограничивающим фактором прочности при соблюдении требований КД.
Подключение и проверка работоспособности
Объект подключают к линии откачки через узел с вакуумметром. Выполняется вакуумирование до ≤ 1000 Па, стабилизация течеискателя и оперативная калибровка по контрольной течи с фиксацией фонового уровня. Проверяются параметры питания, корректность индикации, единицы измерения и нулевая линия.
Порядок выполнения контроля способом обдува
После стабилизации фона течеискатель переводится в режим измерений. Обдув начинают с узлов подключения оснастки, затем переходят к поверхности объекта, двигаясь от верхних участков к нижним, чтобы исключить ложные срабатывания из-за накопления гелия. На обзорном этапе применяют усиленную струю для быстрой локализации дефектных зон; при появлении отклика расход и пятно струи уменьшают для точной локализации.
Режимы обдува: скорость перемещения обдувателя 10–15 см/мин с учётом времени запаздывания течеискателя; рекомендуемый расход гелия 0,5–2 л/мин; расстояние до поверхности 5–20 мм; угол атаки 30–60°. Если удержать нужное разрежение невозможно при закрытой линии откачки, допускается работа при частично прикрытом клапане вспомогательной откачки. При наличии крупных дефектов контроль ведут при включённой откачке; после ремонта проводят повторную проверку при отключённой откачке для выявления малых течей.
Интерпретация сигналов и предотвращение ложных откликов
Фиксируются устойчивые отклики, превышающие шум фона и подтверждаемые повторяемостью при возвращении обдувателя в ту же зону. Исключаются подсосы по присоединительным элементам, «карманы» с остаточным гелием, маскировка дефектов влагой и загрязнениями. При необходимости выполняется повторная калибровка и контрольная серия обдува в перпендикулярном направлении.
Критерии приемки
Объект считается годным при выполнении требований прочности и плотности, установленных КД, и при отсутствии зарегистрированных значений потока утечки, превышающих 5 × 10−7 Па·м3/с. Для локализованных дефектов фиксируются координаты и максимальные значения потока. При превышении порога участок маркируется, выполняется доработка и повторная полная проверка.
Метрологическое обеспечение и прослеживаемость
В протокол включаются тип, модель и серийные номера течеискателя и контрольной течи, сведения о поверке/калибровке, дата, температура, давление, остаточный фон и показания по контрольной течи. Результаты должны быть прослеживаемы к эталонам, указываются условия, отличные от нормальных (температура течи, поправки), и оценивается неопределённость измерений, достаточная для сопоставления с порогом 5 × 10−7 Па·м3/с.
Требования безопасности
Гелий инертен, но возможен риск вытеснения кислорода — требуется проветривание. При работе с баллонами соблюдаются правила обращения с сжатыми газами; исключаются ударные нагрузки и нагрев. Вакуумная арматура должна быть исправна; персонал работает в СИЗ глаз и рук. При внешнем давлении применяются защитные экраны и устройства, предотвращающие осевое сжатие изделий оболочечного типа.
Распределение обязанностей
Исполнитель осуществляет доставку, настройку и калибровку оборудования, вакуумирование, проведение испытаний, интерпретацию результатов и оформление документации. Заказчик обеспечивает доступ, электроснабжение и газоснабжение, предоставляет порт KF-25 на оснастке, выполняет подготовку объекта и обеспечивает присутствие ответственного представителя для оперативного согласования решений по доработке.
Содержание протокола и отчётности
Итоговый пакет включает заключение о контроле герметичности с перечнем проверенных объектов, указанием класса и порога браковки, сводной таблицей результатов; протоколы по каждому объекту с картой обхода, местами локализации и максимальными значениями, параметрами вакуумирования и расхода гелия; акт выполненных работ и, при наличии дефектов, фотоматериалы разметки.
Схема подключения установки
Испытательная схема включает узлы: 1 — течеискатель; 2 — вакуумметр; 3 — контрольная течь; 4, 5, 9, 11 — запорные клапаны; 6 — объект контроля; 7 — обдуватель; 8 — комплект обдува гелием (КОГ); 10 — вакуумный насос. Перед началом испытаний проверяются работоспособность узлов, положения клапанов и герметичность соединений.
Итоговое резюме технологического процесса
Процесс включает подготовку и вакуумирование до ≤ 1000 Па, калибровку по контрольной течи, последовательный обдув гелием с контролируемой скоростью 10–15 см/мин и регулированием струи от обзорной к точечной, интерпретацию сигналов с исключением ложных откликов, оформление результатов и, при необходимости, повторные проверки после устранения крупных течей. При соблюдении требований обеспечивается регистрация утечек на уровне 5 × 10−7 Па·м3/с и ниже, соответствующая III классу герметичности.
Сведения о применяемом оборудовании
| № | Наименование, тип | Изготовитель | Модификация | Заводской номер | Срок действия поверки/калибровки |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый ZQJ-Vactron | KYKY Technology Co., LTD | ZQJ-Vactron-3200 | ВС09013074 | 12.08.2025 – 11.08.2026 |
| 2 | Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый ZQJ-Vactron | KYKY Technology Co., LTD | ZQJ-Vactron-3200 | BES09013092 | 12.08.2025 – 11.08.2026 |
| 3 | Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый VEECO MS-40 | VEECO | MS-40UECE | 2012-02-1170-40UECE | Калибровка по эталонной течи |
Сведения об эталонах и контрольных образцах
Поверенная или калиброванная гелиевая течь предназначена для настройки течеискателя перед выполнением проверки. Используются меры потока, охватывающие рабочий диапазон метода.
| Наименование, тип | Серийный номер | Поток течи, Па·м3/с | Класс герметичности | Пределы относительной погрешности от показания | Дата и срок действия поверки / калибровки |
|---|---|---|---|---|---|
| Мера потока (течь гелиевая) Гелит 2 | 365 | 1,77 × 10−10 | I | ±20 % (±9,12 % фактически) | 24.09.2024 – 23.09.2026 |
| Мера потока (течь гелиевая) Гелит 1 | 2549 | 3,91 × 10−9 | II | ±15 % (±8,68 % фактически) | 14.03.2025 – 13.03.2026 |
| Мера потока (течь гелиевая) Гелит 1 | 2365 | 7,31 × 10−9 | III | ±15 % (±7,92 % фактически) | 07.10.2024 – 06.10.2025 |
Техническое описание применяемого течеискателя
Течеискатель выполнен в компактном корпусе и оснащён турбомолекулярным насосом Pfeiffer Vacuum SplitFlow и надёжным форвакуумным насосом. Конфигурация соответствует современным практикам построения промышленного ПВТ-оборудования. Допускается применение в стационарном варианте и в транспортировочном кофре.
Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
|---|---|
| Диапазон индикации потока газа в вакууме (вход течеискателя), Па·м3/с |
в режиме «Вакуум. метод» — «Нормальный»: от 1 × 10−12 до 1 × 10−1 в режиме «Вакуум. метод» — «Массивная течь»: от 1 × 10−9 до 1 × 10−1 |
| Диапазон индикации в режиме «Метод щупа», Па·м3/с | от 5 × 10−9 до 1 × 10−2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (вакуум, «Нормальный») | ±(0,15 + Qнпи2/Qизм3)·100 % |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (вакуум, «Массивная течь») | ±50 % |
Примечание: единица потока газа в вакууме Па·м3/с образована по п. 5.2.1 ГОСТ 8.417-2002 на основании уравнения состояния идеального газа; Qнпи — нижний предел измерений, Qизм — измеренное значение.
Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
|---|---|
| Габаритные размеры, мм, не более (длина; высота; ширина) | 545; 380; 430* |
| Напряжение/частота питания | 220 В ± 10 % / 50 Гц ± 1 Гц |
| Диапазон рабочих температур / влажность | +10…+35 °C / ≤ 80 % |
| Атмосферное давление | 84…106,7 кПа |
| Средняя наработка на отказ / срок службы | 15 000 ч / 12 лет |
* Габариты указаны без учёта тележки.
Эксплуатационные характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
|---|---|
| Минимальный достоверно регистрируемый поток (вакуум) | ≤ 5 × 10−13 Па·м3/с |
| Минимальный индицируемый поток (метод щупа) | ≤ 5 × 10−10 Па·м3/с |
| Макс. давление начала испытаний в вакуумном режиме | ≥ 2500 Па |
| Время отклика (63 % сигнала) | < 2 с |
| Время готовности к работе | ≤ 3 мин |
| Быстрота откачки форвакуумного насоса | ≥ 30 л/мин (ULVAC GHD-031B) |
| Масса прибора | ≤ 55 кг |
| Контрольные газы | H2, He-3, He-4 |
| Датчики давления | Пирани (встроенный), ионизационный анализаторной ячейки |
| Интерфейсы | RS-232 (D-Sub 9), I/O (D-Sub 37) |
| Защита анализатора от «отравления» гелием | в наличии |
| Архивация и онлайн-мониторинг потока | в наличии |
| Функция прочистки внутренней системы | в наличии |
| Основной интерфейс управления | экран с тач-скрин |
| Требования к форвакуумной откачке | насос с магнитной муфтой и клапаном обратного потока; исключено попадание масла в объект и корпус прибора |
| Требования к индикации | одновременное отображение графиков потока гелия и давления вакуума; сохранение записей на флеш-накопитель |
| Требования к организации рабочего места | съёмный магнитный экран с возможностью установки отдельно от прибора; удалённое размещение экрана на расстоянии до 2 м |
| Персонал | аттестованный специалист НК по методу ПВТ (течеискание) |
