真空检漏技术

真空检漏技术
一个真空系统，经相当长时间抽气之后，仍然达不到预期的真空度，可能的原因有：抽气情况不良，即抽气系统本身的问题。

放气，即真空系统或容器内部存在气体或气源。

漏气，即真空系统或被抽容器存在漏孔或缝隙。

至于漏气是检漏技术所要解决的问题，即准确检出漏孔并加以修补。

常规检漏内容包括：用适当的方法判断真空系统中漏气问题是否存在。

确定漏气率。

找出泄漏部位，以便修补堵漏。

真空系统漏气的判定
如何判断真空系统是否存在漏气，通常采用静态升压法，即把容器抽到一定压强后，关闭阀门将被抽容器与泵隔开，若容器漏气或材料放气，容器中的压强将随时间而上升。

用真空计每隔一定时间计量一次容器中的压强，可得出压强/时间曲线。

由于容器的漏气与出气情况不同，其曲线也不同
1.直线A
压强不随时间变化，说明系统即不漏气，也不放
气。

真空度上不去的原因是泵工作不良。

2.直线B
压强开始上升很快，而后上升速度渐渐减慢而趋于平衡，这说明容器没有漏气。

真空度上不去的原因主要是放气的影响。

因为放气速率随压强的升高和时间的延长而降低，故曲线渐趋向于平衡。

3.直线C
是一斜率为ΔP/Δt的直线。

这说明只有漏气而没有放气。

4.曲线D
开始压强上升较快，而后渐渐减慢，最后变成斜率为ΔP/Δt的直线。

这说明容器即有放气也有漏气。

曲线D可以认为是B和C的叠加。

如果出现曲线C和D的情况，则判定系统有漏气。

漏孔大小的表示方法
有漏气必有漏孔，真空技术中通常指的漏孔是非常微小的，其截面形状各不相同，漏气路径也各式各样。

漏孔常出现在焊缝搭头、应力集中、弯折、拆卸等部位，一般是由于焊接、表面不清洁、工艺规范不当、结构不合理、安装不仔细等原因造成。

漏孔的几何尺寸很小，肉眼不能察觉，加之漏气路径各式各样，截面形状又很复杂，所以漏孔的大小极难用其几何尺寸来度量，在真空技术中漏孔的大小有专门的表示。

由气体定律PV=M Rt/μ可知，当温度一定时，气体的质量M可以用气体的压强和体积的乘积PV（即气体量）来表示，而PV又是容易测量的，所以漏孔的大小可以用单位时间漏入系
统的气体量（PV）来表示，亦称漏率。

其物理意义为压强×体积/时间。

漏率的国际单位为“瓦特”（W）或帕·立方米/秒（Pa·m3/s）。

漏孔的漏率也就是通过漏孔的气体流量，这个气体流量受环境温度、漏孔两端的压差和气体种类等因素的影响。

因此为了客观地反映漏孔的大小，就必须考虑到上述三个因素。

一般为了设计、计算和运用方便起见，将漏孔的漏率定义为：在环境温度23℃条件下，漏孔的一端为一个标准大气压，而另一端为真空状态时，单位时间内流过漏孔的空气的气体量。

最大允许漏率的估算
一个真空系统（或容器）要求做到绝对不漏气是不现实的，也是没有必要的，所以就要根据真空系统实际应用的具体条件，对漏率指标提出合理的要求，只要漏孔的漏率已足够小，使得平衡压强低于真空系统工作所需的压强，这些漏孔就是允许的。

真空系统正常工作所能允许的做大漏气量，称最大允许漏率，简称允许漏率。

此值不仅是设计真空系统的一项主要指标，也是检漏的依据。

如果已知允许的总气载，而没有具体指明究竟有多大，那么，在设计合理的前提下。

最大允许漏率Q漏=0.1Q总，不同真空系统所允许的总漏率也不同。

1.动态系统
即边抽边工作的真空系统。

通常的真空泵、真空设备都属于这一类。

这种系统是利用一定抽速的泵来获得和维持真空，即使系统存在较大的漏孔也可以达到所要求的真空度，因此对气密性和放气的要求相应降低。

显然，这种系统一旦与泵隔开，真空度会急剧下降。

对于这种系统，容许的最大气载可以用气体流量恒定关系来获得。

当系统达到动态平衡时，单位时间进入系统空间的气量必然等于被泵抽走的气量。

此时的平衡压强就是系统所能达到的极限压强P0，即Q=S有效·P，其中Q=Q放+Q漏。

因此，所允许的最大气载Q总≤S有效·P。

在结构材料合理的情况下，一般取Q漏0.1Q总≤0.1S有效·P。

又因为S有效=（SP·C）（/SP+C），式中SP、C分别为泵的抽速和导管的流导。

将其代入计算得：Q漏≤[0.1P（0SP·C）]（/SP+C）。

2.静态系统
密封容器达到一定真空度后与真空泵隔开。

通常的电真空器件、真空容器都属于该类系统。

设器件封离真空系统的压强为P0，器件能够正常工作的最高压强为Pt，器件能保存和正常工作的时间为（t使用寿命）。

那么，所允许的总气载（漏气和放气）是：Q总≤（[Pt-P0）V]/t，其中V表示器件的体积。

所允许的最大漏率为：Q漏=0.1Q总≤[0.1V（PtP0）]/t。

真空系统检漏方法
由于真空系统的多样性，因此检漏方法也各式各样，专业厂家也设计制造了许多专门用于检漏的仪器（检漏仪）。

1.对检漏方法的一般要求
（1）检漏灵敏度高，可以检出很小的漏孔；
（2）反应时间短，可以提高工作效率；
（3）能定位、定量，即不仅能够找出漏孔的位置，还能确定漏率的大小，以便确定是否合乎质量要求；
（4）能无损检漏，不使被检设备受到损坏和污染；
（5）稳定性好，即保证足够长时间内灵敏度稳定可靠；
（6）所用“示漏气体”在空气中含量低、无毒、不腐蚀零件；
（7）检漏范围大，从大漏孔到小漏孔都能检测，以减少检漏设备的数量和费用；
（8）检漏时应洁净无油，满足一些特殊要求。

2.选择检漏方法的原则
（1）主要根据被检漏设备的允许漏率为依据，由于一个设备的允许漏率是很多漏孔漏率的综合，为找到一个单个漏孔，所选择的检漏方法的检漏灵敏度就要高于允许漏率1～2个数量级。

如一个设备的允许漏率为10-11W，而必须选用的检漏灵敏度为10-12～10-13W；
（2）根据具体被检对象，所用方法简便易行、经济实用。

3.检漏方法的分类
按被检容器所处的状态可分为两大类，即加压检漏法和真空检漏法。

（1）加压检漏法。

在被检容器内充入一定压力的气体（称试验气体或者探漏气体）或液体，当容器上存在漏孔时，气体（或液体）便从漏孔中逸出，从哪里逸出，逸出量的多少等，就可判断有无漏孔存在、漏孔位置和大小。

属于此类检漏方法有：
水压法：将清洁的水压入被检容器中，一般水压在2～3个大气压左右，观察容器外壁有无水珠出现，根据水珠出现的位置大小和快慢，来确定漏孔位置和估计漏气量的大小。

气压法：将试验气体（空气或其他气体）压入被检容器，在外面检查有无气体逸出，具体方法有：声响、火焰、气泡指示法（水槽法、皂膜法）；氨检漏法；卤素检漏仪和氨质谱仪吸嘴法和放射性同位素法。

其中卤素检漏法是，金属铂在高温（常用850～950℃）下产生正离子发射（主要是碱金属离子），这种发射遇到卤素气体时急剧增加，依据这个现象可以制成一种检漏仪器，即卤素检漏仪。

铂的离子发射现象被设置在一个探头中，探头是一支二极电子管结构，加热丝、阳极及不锈钢阴极组成一间热式二极管，后部安装吸气风扇，使用时不断吸进气体，工作时二极管的阳极由灯丝加热到850～950℃，阴极对阳极加有250V负电压并收集正离子，离子电流由电子电路放大后，用仪表指示，考虑到检漏时无暇观察仪表指示，仪表还设有扬声器，当探
出漏孔时，仪器便发出声音。

示漏气体多用氯的卤化物，如氟利昂、氯仿、四氯化碳等，其中以氟利昂无毒、不可燃、蒸汽压力高、灵敏度高被广泛应用。

检漏时，卤素气体充于被检件内，用外探头在外部
寻找漏孔。

这种方法可检出10-9 Pa·m3/s的漏孔，工业产品一般为10-6～10-7Pa·m3/s。

（2）真空检漏法。

将被检容器内部抽空后，再把试验物质施于容器外表可疑位置。

如有漏孔，试验物质便通过漏孔进入容器，通过一些方法或仪器指示出来，从而可判断出漏孔的位置和大小。

属于此类的方法有：静态升压法；放电管法；真空计法；氢-钯法；离子泵法；高频火花检漏法；卤素检漏法；质谱检漏法。

其中离子泵检漏法是，溅射离子泵的离子流大小可反映真空系统真空度的高低，因此，类似于电离真空计的方法，用离子泵的电流指示可对系统或被抽容器进行检漏。

这也是一种既简单又灵敏的检漏方法。