張紅軍，侯 靜

(1.烏魯木齊市隆盛達環(huán)?？萍加邢薰?，新疆 烏魯木齊 830032；2.新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引 言

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，低溫液化氣體得到大量應用，相應儲運設備的需求量增大。人類社會對環(huán)境的要求,人們對綠色能源天然氣的需求量與日俱增。新疆的天然氣資源豐富、質量優(yōu)良、生產(chǎn)成本低,從而成為本地生產(chǎn)生活的主要能源；加之開始的煤改氣工程,使得天然氣的需求量進一步加大。烏魯木齊市隆盛達環(huán)?？萍加邢薰?目前正以年產(chǎn)百余臺真空絕熱深冷壓力容器及低溫液體運輸罐車的速度,適應著市場需要其中，真空及真空-氦質譜檢漏技術是真空絕熱深冷壓力容器制造中保證其質量的關鍵技術，應予重視。

1 真空的基本概念

真正的“真空”是不存在的。通常說的真空是低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)。真空是用真空度來表達的，真空度是對氣體稀薄程度的客觀度量，常用氣體的壓強來衡量真空度的高低；壓強越高，真空度越低；壓強越低，真空度越高。對于真空區(qū)域的劃分，目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，常見的劃分方法見表1[1]。

表1 真空分類[1]

2 檢漏的基本概念

漏是客觀存在的，是絕對的；而不漏則是相對的。通常說的“不漏”，一般是指產(chǎn)品存在的漏孔的漏率遠小于產(chǎn)品允許的漏率或儀器的最高靈敏度；它不會影響產(chǎn)品的使用效果。如果泄漏量過大，產(chǎn)品就無法正常使用，故須采用合適的檢漏方法，測量出產(chǎn)品在規(guī)定條件下的漏率，以保證產(chǎn)品的整體質量[2]。

檢漏的目的是：用適當?shù)姆椒ㄑ杆倥袛嗍欠衤?。確定漏率，以便確定是否在產(chǎn)品允許的范圍之內。選擇適當?shù)臋z漏方法，找出漏孔的確切位置，以便進行修補。真空技術中用漏率表達漏孔的大小，而不以漏孔的幾何尺寸表述漏孔的大小。所謂漏率，是指規(guī)定條件下，單位時間內通過漏孔的氣體量。漏率的國際標準單位為Pa·m3/s。通常用的漏率單位為Torr（托）·L/s。因為1Torr=133 Pa，所以1 Torr·L/s=0.133 Pa·m3/s；1 Pa·m3/s=7.5 Torr·L/s。

影響漏孔漏率的主要因素：環(huán)境溫度、漏孔兩端的壓強、氣體的質量。檢漏的方法，按被檢容器所處的狀態(tài)，分為：加壓檢漏法和真空檢漏法。我們用的氦質譜檢漏法是真空檢漏法的一種。使用氦質譜儀和氦氣顯示劑確定容器夾層及管線真空泄漏的位置和泄漏率。

3 真空絕熱深冷壓力容器的檢漏

1）真空絕熱深冷壓力容器，按照絕熱型式分為：高真空多層絕熱和真空粉末絕熱，其技術要求見表2與表3。不論哪種形式，都需確保夾層真空度，生產(chǎn)中的檢漏也是一項關鍵技術。（1）檢漏方法：氦質譜檢漏是目前靈敏度最高的檢漏方法，但因氦質譜室至少要在10-3Pa的高真空狀態(tài)下才能正常工作，這對大容器（容積大于1 m3）真空檢漏來講，要求被檢容器達到10-3Pa的真空度是極困難的。因此我們采用了逆擴散氦質譜檢漏的方法，被檢容器只需在10-1Pa的低真空狀態(tài)下就能完成真空檢漏，大大縮短了抽真空的時間，其優(yōu)越性就顯而易見。（2）檢漏原理：通常（正檢法）氦質譜儀工作時，被檢容器和儀器質譜室相接，被檢容器內的氣體（含漏入的氦氣）由儀器真空機組抽吸，流經(jīng)質譜室時，其中的氦被質譜室檢出(見圖1)[3]。氦質譜儀逆擴散工作時，被檢容器處于真空機組低真空一側。高真空機組工作，質譜室處于高真空狀態(tài)下（～10-4Pa）。被檢容器內的氣體（含可能漏入的氦氣）在前級機械真空泵抽走的路途當中，經(jīng)擴散泵出口處（見圖2）有部分氦氣經(jīng)擴泵逆向擴散到氦質譜室而被檢出。氦逆擴散質譜檢漏的機理是：根據(jù)擴散泵對不同氣體分子有不同的抽速，被檢氣體分子越小，擴散泵對它的壓縮比越小，對其抽速越低。已知氦的分子量很小，加之質譜室殘留氣體中氦的分壓較低，這樣當擴散泵出口處氦分壓較高時，就構成了氦逆擴散的必要條件[4]。

表2 真空夾層漏率

表3 封結后真空度(推薦值)

圖1 正檢法氦質譜檢漏氣體流向圖

圖2 逆擴散氦質譜檢漏氣體流向圖

2）檢漏的裝置與操作[5]：逆擴散氦質譜檢漏裝置，由氦質樸檢漏儀、真空機組（輔助泵）、被檢容器、噴氦槍、標準漏孔、管路系統(tǒng)組成。（1） 為保證最大流量通過，盡可能使連接管線和軟管的長度縮短及加大內徑。質譜儀必須在周圍溫度為5～40 ℃的環(huán)境下啟動和操作。周圍溫度低于5 ℃將導致啟動困難和校定不準。泄漏率校定器（標準漏孔）極易受周圍溫度的影響，一般情況下，每攝氏度泄漏率變化約4%（較低溫度=較低泄漏率）。質譜儀供電電壓必須在（220±0.1）V。檢漏前必須對檢漏儀進行校定。先將帶有已知漏率的校定器（標準漏孔）直接接在檢漏儀入口上，關閉校定器閥，再將質譜儀顯示器調節(jié)至零，打開校定器閥，后將質譜儀顯示器調節(jié)至已知漏率，校定完成。（2）將被檢容器、真空機組、氦質樸檢漏儀按圖3 連接，對容器進行抽真空（閥A 開啟，閥B 關閉），直至真空度小于2.5 Pa 時，可以開始檢漏。先慢慢打開檢漏儀與容器之間的閥門（閥門B），直至全部開啟，再將檢漏儀調至最低可使用范圍。使用低氦氣流率的噴槍，對容器及管線所有可能泄漏的地方（比如各類焊接處及密封處）進行噴氦。在此過程中，要注意檢漏儀顯示器。從被檢罐的最上部開始，逐步向下操作，若有泄漏，檢漏儀讀數(shù)會增大，并會報警。對有泄露處做出標記，經(jīng)返修后再進行檢漏；若不漏，則檢漏工序完成。（3）注意事項：檢漏過程中要經(jīng)常校準儀器的靈敏度，監(jiān)視氦峰的位置。由于氦氣比空氣輕，要注意檢漏順序，應先檢被檢罐的上部、后再檢下部；并應先從靠近檢漏儀的部分開始，由近而遠進行。氦檢漏工作區(qū)域的空氣流動必須保持最低程度，避免有風使氦氣飄移而降低氦檢漏的靈敏度。每臺容器檢漏的間隙之時，應對檢漏工作區(qū)域強制通風，使氦氣無法大量囤積、造成檢漏儀本底過高，從而影響氦檢漏的靈敏度。

圖3 低溫絕熱壓力容器用逆擴散氦質譜檢漏系統(tǒng)圖

4 結束語

經(jīng)過多年的生產(chǎn)、實踐、產(chǎn)品使用過程中的跟蹤檢定，我們認為采用氦質譜檢漏儀逆擴散檢漏法，對真空絕熱深冷壓力容器的內容器及夾層漏率檢測，完全達到了產(chǎn)品漏率10-7Pa·L/s數(shù)量級的要求。此項技術是提高產(chǎn)品質量、防止使用隱患的最有效技術。再者，由于被檢產(chǎn)品預抽真空度不高，大大減輕了容器抽空的工作量，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。今后我們還將繼續(xù)使用并發(fā)展這項技術，使其在生產(chǎn)生活中發(fā)揮更大作用。

[1] 達道安.真空設計手冊[M]. 第3 版. 北京：國防工業(yè)出版社，2004.

[2] 周小弟.真空與檢漏技術[M]. 北京：北京中科儀出版社，2000.

[3] 周小弟.檢漏技術與工業(yè)應用[M].北京：北京中科儀出版社，2001.

[4] 周小弟.檢漏技術在制冷、低溫容器（大容器）制造業(yè)中的應用[M]．北京：北京中科儀出版社，2001.

[5] 中國真空學術委員會.GB/T 18442—2011 固定式真空絕熱深冷壓力容器[S].北京：中國標準出版社，2012.