Контроль герметичности способом щупа: технологическая карта и критерии приемки
Область применения и цель работ
Технологическая карта устанавливает порядок, условия и критерии проведения контроля герметичности для объекта контроля при создании избыточного давления контрольной газовой среды во внутреннем тракте и регистрации гелия на наружной поверхности способом щупа. Цель работ заключается в выявлении и локализации мест возможных утечек, подтверждении соответствия установленным допускам по гелиевому эквивалентному натеканию и оформлении результатов в виде заключения аттестованной лаборатории с указанием применённых средств измерений и эталонов. Метод позволяет определять фактическое расположение дефекта без разборки изделия в процессе штатного опрессования гелием или гелиево-воздушной смесью.
Нормативные ссылки
Работы выполняются в соответствии с действующей нормативной документацией по методам контроля герметичности и метрологическому обеспечению, включая общие положения ГОСТ Р 50.05.01, правила поверки средств измерений по ГОСТ 8.586, а также применимые международные термины и определения ISO/DIN/ASTM для методов течеискания. Конкретные предельные значения натеканий, ссылки на отраслевые стандарты и требования безопасности технологического процесса для применяемых газов устанавливаются технической и эксплуатационной документацией на объект контроля.
Объект контроля и подготовка
Испытания проводятся на объекте контроля в сборе со штатной трубопроводной обвязкой либо с технологическими заглушками, обеспечивающими герметичное разобщение тракта. На корпусе объекта контроля должен быть заправочный порт для подключения редуцированной линии гелия. Присоединительные поверхности очищены и обезжирены, дефекты, препятствующие герметизации, не допускаются. Внутренний объём подготавливается к равномерному распределению контрольного газа; открытые сбросы и предохранительные устройства на время испытаний переводятся в режим, исключающий несанкционированный выпуск гелия.
Средства и материалы
Применяются два течеискателя: масс-спектрометрический гелиевый течеискатель высокой чувствительности с действующей государственной поверкой для подтверждающих измерений и термокондуктометрический гелиевый течеискатель средней чувствительности для предварительного скрининга крупных и средних утечек. Используется эталонная гелиевая течь с прослеживаемостью к государственным эталонам в требуемом диапазоне. В состав обвязки входят баллон с гелием или гелиево-воздушная смесь с известной объёмной долей гелия, двухступенчатый редуктор с предохранительным сбросом, манометр класса точности не хуже 1,5, запорная арматура, гибкие металлорукава/вакуумные шланги и переходные адаптеры. Щуп-уловитель или капиллярный зонд длиной до 10 м должен быть совместим с обоими приборами. При необходимости предварительного вытеснения воздуха допускается форвакуумная откачка до остаточного давления порядка 5–20 кПа абс, если это конструктивно возможно и безопасно.
Подготовка средств измерений
Выполняются внешний осмотр, проверка электропитания и заземления, прогрев приборов по руководствам по эксплуатации. Масс-спектрометрический течеискатель калибруется по эталонной течи вблизи требуемых пороговых значений; фиксируются показания «до» и «после» для подтверждения стабильности чувствительности. Термокондуктометрический течеискатель настраивается по контрольной течи в диапазоне 10−4–10−6 Па·м3/с. Формируется нулевой уровень и фон; при работе с гелиево-воздушной смесью вводится коэффициент пересчёта по объёмной доле гелия.
Создание испытательного давления
Линия подачи гелия монтируется к заправочному порту через герметичное разъёмное соединение с контролем отсутствия подсоса в арматуре. При необходимости внутренний объём кратковременно вакуумируется до 5–20 кПа абс для ускоренного вытеснения воздуха. Далее тракт заполняется чистым гелием или гелиево-воздушной смесью до испытательного давления, установленного конструкторской документацией на объект контроля. Давление стабилизируется в течение 10–15 минут; контролируется отсутствие непредусмотренного падения давления.
Методика контроля способом щупа
Контроль выполняется при избыточном внутреннем давлении гелия. Специальный щуп, подключённый к течеискателю гибким шлангом, перемещается по наружной поверхности объекта со скоростью 10–15 см/мин при постоянном контакте с поверхностью, исключая засорение и закупорку. Контроль ведётся снизу вверх для снижения влияния конвекции и рассеяния гелия. Конструкция насадки щупа выбирается по профилю поверхности для повышения точности локализации дефекта. Если предварительная откачка объекта невозможна, допускается продувка полости гелием до появления его на выходе и последующий контроль наружных поверхностей.
Двухэтапная программа испытаний
Первый этап — сплошной скрининг термокондуктометрическим течеискателем по сварным швам, фланцам, резьбовым соединениям, гермовводам и зонам технологических напряжений. При локальном превышении ориентировочного порога 1×10−4 Па·м3/с фиксируются координаты участков; при необходимости проводится локальная дегазация инертным газом и повторная проверка для исключения влияния застойных объёмов. Второй этап — детальная инспекция масс-спектрометрическим течеискателем тех же зон и потенциально нагруженных швов с количественной оценкой малых утечек. Щуп удерживается в постоянном контакте; отрыв более 3–5 мм не допускается из-за снижения чувствительности. При сложной геометрии применяется капиллярный зонд с распределённым сопротивлением для повышения пространственного разрешения и стабильности нулевой линии.
Программа испытаний
Последовательность операций включает внешний осмотр и подготовку объекта контроля, подключение линии гелия и стабилизацию давления, скрининг термокондуктометрическим течеискателем с фиксацией подозрительных зон, подтверждающий контроль масс-спектрометрическим течеискателем с количественной оценкой, локальную герметизацию выявленных дефектов при технической возможности и повторную проверку указанных зон. По требованию допускаются циклы понижения или повышения испытательного давления в установленном диапазоне для проверки воспроизводимости и исключения ложноположительных срабатываний, связанных с дегазацией материалов.
Критерии приемки и оценка результатов
Предельные значения натеканий устанавливаются технической документацией. При отсутствии иных указаний рекомендуется ориентироваться на уровни: при предварительном скрининге изделие считается непригодным при локальном значении натекания не ниже 1×10−4 Па·м3/с; при подтверждающем контроле порог браковки по локальному значению натекания принимается 1×10−6 Па·м3/с в гелиевом эквиваленте. При использовании гелиево-воздушной смеси измеренное значение приводится к эквиваленту чистого гелия делением на объёмную долю гелия. Для сопоставимости с международной практикой допускается параллельная регистрация результатов в mbar·l/s, принимая соотношение 1 Па·м3/с = 10 mbar·l/s. Расширенная относительная неопределённость результатов сниффер-контроля не должна превышать 30 % при подтверждённой стабильности чувствительности по эталонной течи.
Документирование и прослеживаемость
По завершении испытаний оформляются протокол измерений и заключение лаборатории. В документации указываются модели и серийные номера течеискателей, сведения о действующей поверке масс-спектрометрического прибора, тип, номинал и номер эталонной течи, результаты контроля чувствительности «до» и «после», состав контрольной среды и испытательное давление, температура окружающей среды, схема и описание зон контроля, максимальные зарегистрированные натекания и их местоположение. При выявлении дефектов прикладываются фотоматериалы, эскиз с привязками и рекомендации по устранению, а также результаты повторной проверки после устранения течей.
Завершение испытаний и восстановление состояния
По окончании контроля давление в тракте понижается через штатный предохранительный канал до атмосферного уровня, затем выполняется кратковременная продувка воздухом или азотом для снижения остаточного гелиевого фона. Временные соединения демонтируются, заглушки и уплотнения восстанавливаются до исходного состояния, заправочный порт закрывается. Рабочая зона приводится в порядок, фон гелия в помещении возвращается к исходному уровню.
Требования промышленной и газовой безопасности
Работы выполняются обученным персоналом при исправной системе заземления и питающей сети с использованием средств индивидуальной защиты глаз и рук. Помещение оснащается эффективной приточно-вытяжной вентиляцией для предотвращения накопления гелия и контроля содержания кислорода; при работах в ограниченных пространствах используется газоанализатор. Операции с баллонами и линиями давления выполняются с предохранительными устройствами и по регламентированным процедурам, исключающим превышение допустимого давления для объекта контроля. Запрещено применение аэрозолей, растворителей и открытого пламени в зоне отбора пробы; не допускается направленное обдувание щупа внешними газовыми потоками, способное исказить показания.
Применяемые гелиевые течеискатели: комплект масс-спектрометрического течеискателя Leaklab L
Состав комплекта
- Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый ZQJ (с действующей поверкой).
- Комплект для обдува гелием (КОГ) с редуктором подачи гелия.
- Щуп для течеискателя, длина 5 м.
- Кофр транспортировочный (возможна работа течеискателя в закреплённом положении).
- Гелиевая течь для внешней калибровки (внешняя контрольная течь).
- Клапан KF-25 на входной порт.
- Переходник на внешнюю гелиевую течь П-KF-25.
- Сильфон вакуумный 1 м, KF-25.
Конструктивные особенности
Течеискатель выполнен в компактном корпусе и оснащён турбомолекулярным насосом Pfeiffer Vacuum SplitFlow, зарекомендовавшим себя как стабильный и надёжный агрегат в современных течеискателях. Компоновка допускает размещение прибора в кофре с обеспечением вентиляции и доступа к сервисным узлам.
Метрологические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон индикации потока (вакуумный метод, «Нормальный») | от 1×10−12 до 1×10−1 Па·м3/с |
| Диапазон индикации потока (вакуумный метод, «Массивная течь») | от 1×10−9 до 1×10−1 Па·м3/с |
| Диапазон индикации потока (метод щупа) | от 5×10−9 до 1×10−2 Па·м3/с |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (вакуумный метод, «Нормальный») |
±[0,15 + Qнпи/Qизм]·100 % Qнпи — нижний предел измерений; Qизм — измеренный поток |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (вакуумный метод, «Массивная течь») | ±50 % |
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Габаритные размеры, мм, не более (длина; высота; ширина) | 545; 380; 430 |
| Электропитание | ~220 В ± 10 %, 50 Гц |
| Условия эксплуатации (окружающая среда) | температура от +10 до +35 °C; относительная влажность ≤ 80 % при 84–106,7 кПа |
| Средняя наработка на отказ | 15 000 ч |
| Средний срок службы | 12 лет |
| Масса течеискателя | ≤ 55 кг |
Эксплуатационные характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Минимальный достоверно регистрируемый поток (вакуумный режим) | ≤ 5×10−13 Па·м3/с |
| Минимальный индицируемый поток (метод щупа) | ≤ 5×10−10 Па·м3/с |
| Максимальное давление начала испытаний (вакуумный режим) | ≥ 2500 Па |
| Время отклика до 63 % сигнала (вакуумный режим) | < 2 с |
| Время готовности к работе | ≤ 3 мин |
| Быстрота откачки форвакуумного насоса | ≥ 30 л/мин (ULVAC GHD-031B) |
| Контрольные газы | H2, He-3, He-4 |
| Рабочий температурный диапазон / влажность | +5–+40 °C; < 80 % |
| Датчики давления | Пирани (встроенный), ионизационный датчик ячейки анализатора |
| Защита анализатора от «отравления» гелием | в наличии |
| Промывка/прочистка внутренней системы от избытка гелия | в наличии |
| Архивация результатов и мониторинг потока в реальном времени | в наличии |
Интерфейсы и управление
- Основной интерфейс управления — сенсорный экран (тач-скрин) с графическим отображением трендов.
- Одновременная индикация графика потока течи и графика давления вакуума на одном экране, с возможностью записи на встроенную флеш-память.
- Интерфейсы связи: RS-232 (D-Sub 9) и дискретный ввод/вывод I/O (D-Sub 37).
Требования к форвакуумной системе
Форвакуумный насос должен быть выполнен с магнитной муфтой и оснащён клапаном обратного потока. Такое исполнение исключает истечение/занос масла в объект контроля и внутрь прибора, в том числе на электронные блоки, при длительной работе. Не допускается применение форвакуумного насоса с механическим уплотнением, установленного внутри корпуса течеискателя.
Организация рабочего места и эргономика
Съёмный экран управления на магнитных держателях допускает установку как на панели прибора, так и отдельно на рабочем столе. Предусмотрено удалённое размещение экрана на расстоянии до 2 м с помощью внешнего кабеля для удобства оператора. Сам течеискатель может быть установлен под рабочим местом и скоммутирован с объектом контроля; размещение в кофре допускается при обеспечении отвода тепла и доступа к сервисным соединениям.
Комплект для поиска течей «Гелийком» (портативные щуповые гелиевые течеискатели)
Назначение и область применения
Комплект «Гелийком» предназначен для оперативного контроля герметичности способом щупа на объектах, допускающих заполнение чистым гелием или гелиево-воздушной смесью. Метод основан на регистрации локальных повышений концентрации гелия в зоне предполагаемой утечки и позволяет быстро обнаруживать и точно локализовывать дефекты без разборки изделия.
Ключевые преимущества
- Портативность: малые габариты и масса позволяют свободно перемещаться и работать в труднодоступных местах без стационарного стенда.
- Оперативность: индикация в режиме реального времени; короткий щуп и малый объём пробы обеспечивают быстрый отклик.
- Чувствительность: достоверное обнаружение утечек при объёмной доле гелия от 0,1 % и выше (ориентировочно соответствует эффективному диаметру отверстия порядка 20 мкм в типовых условиях).
- Надёжность: сенсор не «отравляется» при кратковременном воздействии 100 % гелия, предусмотрены функции обнуления фона и фильтрации пробы.
- Простота: интуитивный интерфейс, автоматический непрерывный анализ, минимальные требования к обучению персонала.
Принцип и метод испытаний
Применяется метод контроля теплопроводности газа: датчик регистрирует изменение теплопроводности пробы при попадании в щуп газа-индикатора (гелия). Объект заполняется гелием/смесью до заданного испытательного давления; оператор ведёт щуп по поверхности с постоянным контактом и фиксированной скоростью. При пролёте над дефектом концентрация гелия возрастает, что вызывает характерный сигнал прибора.
Состав поставки (типовая комплектация)
- Течеискатель-газоанализатор, настроенный на регистрацию концентрации гелия.
- Щуп для течеискателя.
- Зарядное устройство.
- Редуктор гелиевый с манометрами 0–10 бар.
- Быстроразъёмное соединение на трубку заправки объекта.
- Кейс для хранения и транспортировки.
- Защитный кожаный чехол.
- Комплект эксплуатационной документации.
- Учебное пособие по организации процесса контроля герметичности.
Требования к проведению контроля
При выполнении испытаний задаются и соблюдаются параметры: порог браковки, концентрация контрольного газа, испытательное давление, время выдержки, характеристики щупа, состояние и тип фильтра, контроль давления по датчику, проверка чувствительности по имитатору утечки и критерии приёмки/отбраковки. Проверка проводится при рабочем давлении в изделии.
Калибровка и проверка работоспособности
- Используется калибровочный имитатор утечки с 100 % концентрацией гелия; допускается проверка срабатывания от струи 100 % гелия.
- Во время калибровки отмечается время обнаружения утечки; стремятся к минимально возможному времени отклика для повышения точности локализации.
- Перед работой выполняются: обнуление фонового уровня, настройка по эталону, проверка состояния фильтра и приёмной линии.
Конструктивные и эксплуатационные особенности
- Отдельный блок питания с элементами искровзрывозащиты, вынесенный от измерительной части.
- Автоматический контроль напряжения питания с сигнализацией при разряде.
- Графический дисплей с индикацией текущей концентрации гелия и сервисных сообщений.
- Быстросменный фильтр для очистки пробы от пыли и аэрозолей.
- Отбор пробы встроенным электрическим вакуумным насосом.
Статус измерительного средства
Комплект «Гелийком» относится к специальному технологическому оборудованию (индикаторный прибор) и не подлежит поверке органами государственного метрологического контроля.
Основные технические характеристики
| № | Параметр | Значение | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | Модель прибора | Комплект для поиска течей «Гелийком» | Поиск мест нарушения герметичности способом щупа |
| 2 | Тип измерений | Непрерывный анализ наличия гелия | Сенсор не отравляется гелием, работает при комнатной температуре без нагрева |
| 3 | Защитный чехол | В комплекте | Кожаный, защищает от падений, влаги и загрязнений |
| 4 | Диапазон индикации по концентрации He | 0,1 % – 100 % об. | Допускается индикация >100 % в индикаторном режиме (расширение шкалы) |
| 5 | Время выхода на режим | ≤ 30 с | Быстрое начало работы |
| 6 | Время восстановления | ≤ 10 с | Стабильность в помещениях с повышенным фоном He |
| 7 | Масса комплекта / прибора | ≤ 4 кг / ≤ 0,7 кг | Портативное исполнение |
| 8 | Габариты с кейсом / прибора | ≤ 300×200×100 мм / ≤ 120×90×58 мм | Компактность для работы в стеснённых зонах |
| 9 | Автономная работа | ≥ 4 ч | Аккумуляторная батарея ёмкостью ≥ 2400 мА·ч |
| 10 | Диапазон рабочих температур | −20 °C – +45 °C | Сохранение работоспособности в расширенных условиях |
Рекомендации по применению
- Контроль ведите при установленном испытательном давлении; скорость сканирования держите постоянной, щуп удерживайте в контакте с поверхностью.
- Перед началом работ выполните калибровку по имитатору утечки; зафиксируйте время отклика системы.
- Используйте фильтр пробы и следите за чистотой входного тракта для исключения ложных срабатываний.
- При работе с гелиево-воздушной смесью приводите результаты к эквиваленту чистого гелия по объёмной доле He.
