低溫液體運輸車罐體夾層真空氦檢漏技術

2010-03-11 蘇桂玲石家莊安瑞科氣體機械有限公司

　　隨著科學技術的快速發展，低溫液體在工業中大量使用，使得高真空多層絕熱結構運輸車得到了廣泛的應用，而低溫液體運輸車罐體夾層真空的質量與檢漏技術相關，對漏氣速率的檢驗直接關系到罐體的使用壽命。因此，本文介紹了一種氦檢漏的物理過程和低溫液體運輸車氦檢漏的方法。

1、氦檢漏的物理過程

　　氦質譜檢漏法是世界公認的靈敏度最高、對漏孔既能定位又能定量的一種無損檢測方法。

　　用氦質譜檢漏儀進行檢漏時，被檢件的全部或局部是處于加壓或抽空的狀態，檢漏儀總是處于被檢件器壁的低壓一側。示漏物質通過被檢件上的漏孔進入檢漏儀之前，一部分被輔助真空系統抽走，另一部分進入檢漏儀。

　　檢漏儀與被檢件及輔助真空系統連接，系統正常運轉后即可開始工作。在氦氣尚未噴到漏孔上時，檢漏儀本底值可認為零值（或補償到零）。噴氦氣后，氦氣將通過漏孔進入檢漏系統，系統內各處氦的分壓開始上升，直到穩定狀態（即進入的氦氣量等于被抽走量）。若此時停止噴氦，由于泵的抽氣作用，系統內各處氦分壓會逐漸降低，最后趨于初始的零本底值。

2、低溫液體運輸車罐體夾層真空氦檢漏工藝

　　低溫液體運輸車罐體由內筒體、外筒體、支撐部分、多層絕熱層、吸附劑和抽氣嘴組成，如圖1所示。低溫液體運輸車罐體的外筒體和內筒體的材質為0Cr18Ni9，絕熱層是指在內筒體外表面用鋁箔和玻璃纖維紙進行纏繞而構成的多層絕熱結構，內筒體和外筒體之間的支撐材料為環氧玻璃鋼，分子篩管是用來充裝吸附劑分子篩的裝置，外筒體和內筒體之間稱為夾層。

　　低溫液體運輸車是通過抽氣嘴對夾層進行抽真空來達到真空絕熱的目的。氦檢漏是指用氦質譜檢漏儀對內筒體和夾層進行檢漏的工藝，氦檢漏工藝的優劣是影響抽真空效果的關鍵環節。

2.1、氦檢漏前的準備

　　檢測低溫液體運輸車是否具有良好的真空度，就應嚴格控制罐體夾層的漏率，以保證罐體能有良好的密封性。以前采用超聲、射線、磁粉、滲透等手段的檢測都不能滿足抽真空的要求（母材做超聲檢測），漏點仍有可能在任何地方現，如焊道、母材等。若采用氦檢漏技術，可以有效地解決漏點的問題，但在抽真空之前先需做好檢漏前的準備。

2.1.1、對真空系統進行清潔處理

　　檢漏前要對低溫液體運輸車的真空系統進行去除焊渣、油垢及清潔處理，然后對罐體進行烘干處理。清潔處理的目的是為了使漏孔不被污物、油、有機溶液等堵塞，并使檢漏儀器不會被污染。由于氦質譜檢漏法的設備和氦氣都較為昂貴，為了提高檢漏效果，節省氦氣，檢漏前還應對真空系統進行預抽空處理。

2.1.2、對真空系統進行預抽空處理

　　將低溫液體運輸車罐體置于加溫爐內進行預抽空，當夾層的真空度＜10 Pa時，向抽空管路通入高純氮氣至表壓0.1MPa，然后加溫至120℃～130℃，保溫不少于12 h。爐內不同位置放置三個熱電偶以觀察和控制溫度。啟動抽空機組抽空4～6 h，用高純氮氣沖入真空夾層至表壓0.1 MPa，繼續加溫6 h之后抽空。

　　這種充入氮氣、加溫和抽空過程一般不少于8～10次，在此過程中，為保持溫度恒定，抽空機組與罐體之間應安裝冷阱，且保證冷阱內液氮液位不能為零。充氮加溫時冷阱應取下，并除霜干燥，如圖2所示。當冷阱內無明顯結霜且真空度進入0.1 Pa時，才可對夾層進行氦檢漏。

2.2、檢漏方法

　　目前，低溫液體運輸車常用的檢漏方法為氦質譜檢漏儀法。常用的有兩種檢漏方法，即氦罩法和噴吹法。檢漏時，先用氦罩法進行總漏率的測定，當總漏率超出允許值后再用噴吹法進行漏孔的定位工作。低溫液體運輸車內筒體總漏率應小于2×10^-7 Pa·m3/s 夾層總漏率應小于6×10^-7 Pa·m /s。

2.2.1、氦罩法

　　氦罩法是用一個檢驗罩把被檢件包起來（如圖3），檢漏時先排除罩內空氣，再沖入100 kPa的氦氣；當檢漏儀輸出指示有變化時，表明處于氦罩下的被檢件有漏孔。

　　低溫液體運輸車氦檢漏的工藝過程如下：對于局部氦罩要求用塑料覆蓋焊縫，兩邊用膠帶粘好，中間明顯鼓起。整體氦罩法要求用塑料薄膜將整個筒體覆蓋，塑料薄膜搭接部位用膠帶粘好，底部邊緣要壓緊，使之形成一個完整的氦罩。

　　充氦口應開在氦罩的最低處，充氦時必須有專人監視檢漏儀，并把信息報告充氦人員。待整個氦罩全部鼓起后，氦氣在罩內至少保持15 min。當檢漏儀輸出指示有變化時，表明被檢件有漏孔。如發現漏孔較大時，應停止檢漏，向低溫液體運輸車罐體內充氮氣、抽真空，在保證容器內真空度、氦本底滿足檢漏儀檢漏要求后，用噴吹法找出漏點位置并作上標記，在罐體內充入氮氣進行補焊。補焊完成后對補焊位置再次進行抽真空檢漏。

　　圖3中標準漏孔是指一個在給定條件下能向真空系統提供已知的氣體流量的裝置，標準漏孔是用來校準檢漏儀的靈敏度和標定檢出漏孔的大小。