質(zhì)譜檢漏儀介紹及在壓力容器檢漏上的應(yīng)用

1、質(zhì)譜檢漏儀介紹及在壓力容器檢漏上的應(yīng)用（2008/10/0217:40）當(dāng)壓力容器儲(chǔ)存氣體時(shí)，漏氣對(duì)整個(gè)容器的氣體儲(chǔ)存來說是個(gè)很大的損失。為解決此問題對(duì)制造生產(chǎn)壓力容器的廠家來說，歷來是個(gè)既麻煩又要花費(fèi)大量時(shí)間、人力、精力、 財(cái)力的事情，但又不一定能夠很好的解決泄漏這個(gè)關(guān)鍵性的問題。一般壓力容器檢漏先進(jìn)行總漏率檢測(cè)，當(dāng)總漏率超出允許值后，再進(jìn)行各個(gè)泄漏孔的檢測(cè)，對(duì)超過允許值的漏孔進(jìn)行修補(bǔ)。用加壓水中氣泡法檢壓力容器，能尋找出較大的漏孔位置，但很難檢出微漏和滲漏，特別是壓力容器隨著時(shí)間的滲漏（包括材料本身的滲漏）問題。一般國(guó)內(nèi)的企業(yè)在壓力容器檢漏時(shí) 經(jīng)常采用以下幾種方法：加壓放置法：充入一個(gè) 三

2、個(gè)以上大氣壓的空氣，放置 24小時(shí)或更長(zhǎng)，看壓力表上壓力讀數(shù)是否下降，用這種方法可檢到10-1pa ? m3/s左右的最小漏率。著色法：充入氨氣，在外面著色，可檢到 10-1pa ? m3/s左右的最小漏率。超聲波法：充入一個(gè)三個(gè)以上大氣壓的空氣，用超聲波檢測(cè)器檢漏，可檢到 10-2pa ?m3/s左右的最小漏率。加壓水中發(fā)泡法：充入一個(gè) 三個(gè)以上大氣壓的空氣后，放入水中，看水中有否氣泡出現(xiàn)（可檢到10-310-4pa ? m3/s ） , 24小時(shí)積累后可檢到 10-5pa ? m3/s左右的最小 漏率。涂抹肥皂水法：充入一個(gè) 三個(gè)以上大氣壓的空氣，在懷疑處涂上肥皂水，看是否有肥皂泡出現(xiàn)，可

3、檢到 10-210-3pa ? m3/s 。放射性氣體法：可檢到 10-11pa ? m3/s。有放射污染危險(xiǎn)鹵素檢漏法：可檢到 10-510-6pa ? m3/s氨質(zhì)譜中漏儀：吸槍法可檢到10-310-7pa ? m3/s ,真空法可檢到10010-13pa ? m3/s。從上述檢漏手段來看，可以得出氨質(zhì)譜檢漏儀的檢漏范圍最寬，精度高，安全等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)外和外國(guó)在國(guó)內(nèi)的獨(dú)資、合資企業(yè)中廣泛得到應(yīng)用，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的企業(yè)也在隨著用戶要求的提高，和產(chǎn)品的升級(jí)換代、走出國(guó)門、與外資配套等情形， 逐漸增加了氨檢漏儀的應(yīng)用機(jī) 會(huì)。下面我將詳細(xì)介紹一下島津制作所生產(chǎn)的氨質(zhì)譜檢漏儀的特性和工作原理。氨質(zhì)譜檢漏儀檢

4、漏也是無(wú)損檢測(cè)（x射線、渦流、超聲等）的多種方法中的一種，是壓力容器無(wú)損檢測(cè)的最佳形式。廣泛應(yīng)用于航天、航空、核電、電子零部件、真空設(shè)備、電真空、電力、石化、半導(dǎo)體前道、空調(diào)制冷等新技術(shù)的領(lǐng)域。一.概述自從1954年島津制作所在日本研制生產(chǎn)出日本第一臺(tái)氨質(zhì)譜檢漏儀，至今已有近50年的歷史。通過不斷地開發(fā)、研究，島津新一代的氨質(zhì)譜檢漏儀具有高精度、高靈敏度、低本 底、寬量程、高穩(wěn)定性、觸摸式液晶顯示屏、采用菜單式人工控制、微機(jī)化全自動(dòng)控制、多 用途、易維護(hù)、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，能快速反應(yīng)，定位、定量、定性的反映漏孔的情況，廣泛 應(yīng)用在航天航空核能利用，科研，電子電工，制冷和汽車工業(yè)，真空科學(xué)，冶金，

5、化工，半 導(dǎo)體，通訊，壓力容器，精密機(jī)械加工等領(lǐng)域。泄漏的檢查，存在著各種各樣的方式，其中之一便是使用氨質(zhì)譜檢漏儀的檢查方式。利用氨氣作為示蹤氣體，來對(duì)各種容器的泄漏、微漏和滲漏（包括材料本身的）進(jìn)行檢測(cè)。使用氨氣進(jìn)行檢漏是考慮到氨氣具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：（不用氫氣，因?yàn)闅錃庥锌扇伎杀奈ｋU(xiǎn)性）氨氣在空氣中含量非常少，只有5ppm （空氣中占約1/200 , 000 ）;在被測(cè)試的物體內(nèi)部所殘留的空氣中的氨氣含量也非常少；由于氨分子量小、分子直徑?。ㄔ谠刂芷诒碇性趦H排在氫的后面），即便是極其微小的滲漏孔也能方便地通過；由于具有化學(xué)上的不活躍性，不會(huì)污染排氣系統(tǒng)及被測(cè)試物體；由于具有對(duì)人體無(wú)害性和

6、不可燃爆性，因此使用安全方便；對(duì)分析管的分辨率要求并不高，容易實(shí)現(xiàn)高靈敏度；不存在環(huán)境污染問題。二.氨質(zhì)譜檢漏儀的基本原理及主要組成部分氨質(zhì)譜檢漏儀的性能、特性好壞取決于質(zhì)譜分析室。質(zhì)譜分析室的工作原理是對(duì)離子源氣體進(jìn)行電離，電離出來的正離子經(jīng)過電場(chǎng)加速聚焦通過縫隙進(jìn)入均勻磁場(chǎng)，離子束在磁場(chǎng)力的作用下，旋轉(zhuǎn)1800或90o按一定軌跡到達(dá)收集極，此種形式稱之為磁性偏轉(zhuǎn)分析形 式。然后，經(jīng)小電流放大器、微處理器，控制器等線路處理直至液晶屏顯示出讀數(shù)的大小。三.氨質(zhì)譜檢漏儀在壓力容器中的常用方法在壓力容器中，使用氮質(zhì)譜檢漏儀檢漏常用的方法大體可分為三種，即噴氨法（負(fù)壓法），吸槍法（正壓法），氨罩法。

7、就幾種方法的靈敏度比較而言，噴氨法的靈敏度高些。但是當(dāng)檢漏儀安裝在大型的、 比較復(fù)雜的壓力容器裝置上時(shí)，也不敢確切地說噴氨法的靈敏度就是高。（一）噴氨法噴氨法是最常用，最方便的檢漏方法。檢漏時(shí)，用連接在裝有氯氣的氣瓶上的噴槍向懷疑有漏泄的部位噴氨氣，如果有氨氣從漏孔中流入壓力容器裝置，則裝置內(nèi)的氨分壓就會(huì)上升，氨檢漏儀上就會(huì)顯示有泄漏率。是否合格要看標(biāo)準(zhǔn)漏率值是定在多少，超過標(biāo)準(zhǔn)漏率值的可視為不合格。噴氨法檢漏中應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題：1、實(shí)際的檢漏靈敏度比理論計(jì)算值低，一是由于噴槍所噴出的氮?dú)饬魇巧㈤_的，故摻有一定數(shù)量的空氣，使氨氣的濃度有所降低。二是噴槍噴出的氣流的方向不可能完全對(duì)準(zhǔn)漏孔的方

8、向，此外、在凹缺處所存在的空氣會(huì)使得進(jìn)入漏孔的氨氣濃度降低。2、檢漏次序：從被檢件物體的上方至下方，由靠近檢漏儀處向遠(yuǎn)離檢漏儀處逐點(diǎn)進(jìn)行噴氨檢查。3、檢出的大漏孔要經(jīng)修補(bǔ)后再去找小漏孔。4、當(dāng)存在兩個(gè)相距很近的可疑的漏孔點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先把一個(gè)點(diǎn)蓋住， 在對(duì)另一點(diǎn)用最細(xì)的噴槍進(jìn)行噴氨。5、當(dāng)噴槍噴在某一點(diǎn)時(shí)， 如果，檢漏儀上的顯示有變化，其上升速度很慢且顯示值不穩(wěn) 定表示鄰近其它地方有很大漏孔。6、檢出漏孔后，還應(yīng)再做幾次復(fù)檢。7、檢漏場(chǎng)地要有良好的通風(fēng)條件， 但也不能太大，不應(yīng)影響噴槍噴出的氨氣氣流的方向。（二）吸槍法吸槍法是先向壓力容器裝置中充入一個(gè)以上的大氣壓的氨氣或氯氣與其他氣體的混合氣，從壓

9、力容器裝置的外部檢測(cè)從漏孔泄漏到外部的氨氣，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)漏孔。用吸槍尋找氨氣時(shí)，一旦氯氣被吸入，氨檢漏儀就會(huì)顯示出漏率值。在這種情況下，因?yàn)閴毫θ萜餮b置外部是一個(gè)大氣壓，所以充入壓力容器裝置內(nèi)的氣體壓至少需要一個(gè)大氣壓以上。但壓力不宜過高，壓力過高，插在裝置上的壓力表或其它插件就會(huì)彈出而發(fā)生傷人等危險(xiǎn)事故。在噴氨法中，噴的氨氣很有可能把漏孔完全覆蓋上，這樣，氨分子就以接近一個(gè)大氣壓的壓力差通過孔進(jìn)入內(nèi)部，與此相反，吸槍法從大體來說，首先用氨氣使內(nèi)部壓力達(dá)到一個(gè)大氣壓以上，如果壓力差達(dá)不到一個(gè)大氣壓以上，氨氣就不會(huì)以相同的量流到外部，接著漏出的氨氣馬上在大氣中擴(kuò)散，即使是吸槍口（一般都是非常小的）也

10、不可能把漏泄的氨氣全部吸進(jìn)去。吸槍法（正壓法）檢漏，用純氨檢時(shí)，可使用氨氣回收裝置，重復(fù)使用，以降低使用成本?；蚴褂脻舛炔坏陀?10%的氨氣混合氣體，使用完后，可直接向大氣中排放，要注意周圍環(huán)境中的氨氣的濃度，注意周圍環(huán)境中空氣的流動(dòng)情況，因?yàn)檫@會(huì)影響到吸槍法的檢測(cè)精度。吸槍法（正壓法）檢漏與鹵素檢漏極為相似， 但應(yīng)注意的是容器內(nèi)所充的示蹤氣體是不同的，即使有相同的漏率值， 其意義也是不同的，能夠區(qū)分這一點(diǎn)很重要。 除實(shí)驗(yàn)測(cè)試比較法以外另有計(jì)算式q1 y 1=q2 r 2q為氣體的泄漏流量，y為氣體的粘度系數(shù)），q1m11/2=q2m21/2（m為氣體的分子量）。吸槍法檢漏中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題

11、：1、靈敏度受連接管道的流導(dǎo)的限制。2、初次檢漏時(shí)、被檢件體內(nèi)切勿充入過高壓力的氨氣。因?yàn)槿绻新┛祝睔鈺?huì)從被檢件物中漏出，造成較大浪費(fèi)，而且氨氣到處擴(kuò)散，給檢漏儀帶來非常大的干擾。因此，一般應(yīng)先向被檢件物內(nèi)充以低壓力、低濃度的氮?dú)?，再充入高壓力，高濃度的氮?dú)猓瑢?duì)小漏孔進(jìn)行檢漏。如果存在較大漏孔時(shí)， 可對(duì)檢件體先進(jìn)行加壓水中發(fā)泡法檢大漏，這樣既可以減少氨氣的浪費(fèi)，因?yàn)榘睔廨^貴（不同濃度的價(jià)格也不同），又可避免對(duì)氨檢漏儀的氨中毒的損害。（三）氨罩法這種方法使用一個(gè)檢漏罩（塑料薄膜等）把被檢容器包起來，先排除罩內(nèi)空氣，然后充入氨氣或氨氣的混合氣體， 檢漏儀與被檢容器內(nèi)部連接，當(dāng)檢漏儀有漏率顯示時(shí)

12、， 說明有泄則各個(gè)分漏率也漏。這個(gè)漏率稱為總漏率。總漏率為各個(gè)分漏率之和；總漏率不超標(biāo)準(zhǔn)值,不超標(biāo)準(zhǔn)值；總漏率超過標(biāo)準(zhǔn)值，則檢查各個(gè)點(diǎn)的分漏率是否超過標(biāo)準(zhǔn)值。然后再對(duì)超過標(biāo)準(zhǔn)值的漏孔進(jìn)行修補(bǔ)，直至達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)為止。圖容器內(nèi)負(fù)壓時(shí)的總漏率測(cè)試方法圖容器內(nèi)正壓時(shí)的總漏率測(cè)試方法常用壓力容器的檢漏系統(tǒng)示意圖（圖3）大型壓力容器在檢漏時(shí)，經(jīng)常使用輔助真空系統(tǒng)（輔助真空系統(tǒng)-有真空機(jī)械泵+增壓泵，真空管道，三通，真空計(jì)，真空閥門，放氣閥門等組成）來進(jìn)行預(yù)抽真空，真空度達(dá)到一定值時(shí)，關(guān)閉輔助真空系統(tǒng)，或使用真空切換閥，再開啟檢漏儀來進(jìn)行檢漏。方法參照（一） 噴氨法帶粗抽裝置的和帶吸槍裝置的氨檢漏儀（圖4）

13、四、島津公司氨檢漏儀各種型號(hào)的數(shù)據(jù)mse-1001 型氨檢漏儀一 .檢測(cè)精度：1 .最小 qmin : 8.0 x 蟲2pa ? m3/s（he）2 .最大 qmax :（定量）8.0 -4po0? m3/s（he）3 .最大 qmax :（定性）1.6 -3po0? m3/s（he）4 .檢測(cè)口的最大壓力 50pa （裝節(jié)流閥時(shí)2000pa ）二.開機(jī)至靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)完畢需要三分鐘。三.分析管：1 .方式：180度磁性偏轉(zhuǎn)型（流動(dòng)密度 0.21t）2 .燈絲：氧化社鍍鉞金屬燈絲（內(nèi)置 2根）四.排氣系統(tǒng)1 .渦輪分子泵的排氣速度：50l/s2 .油旋轉(zhuǎn)真空泵的排氣速度：30l/min (50

14、hz)五.真空計(jì)1 .測(cè)試口：皮拉尼真空計(jì)(1 -6000pa )2 .渦輪分子泵的排氣口：皮拉尼真空計(jì)(1 -6000pa )6 .重量：本體主機(jī)大約 37.5公斤，泄漏顯示器 0.5公斤7 .外部聯(lián)結(jié)測(cè)試口：kf258 .電源： 220vac 士 10%w6kva9 .環(huán)境溫度：838 c,濕度：95%r.h.mse-2000型氨檢漏儀一 .檢測(cè)精度：1 .最小 qmin : 5.0 x 蟲2pa ? m3/s(he)2 .最大 qmax : 100pa ? m3/s(he)3 .檢測(cè)口的最大壓力：2000pa二.開機(jī)至靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)完畢需要五分鐘。三.分析管：1 .方式：180度磁性偏轉(zhuǎn)

15、型(流動(dòng)密度 0.21t)2 .燈絲：氧化社鍍鉞金屬燈絲(內(nèi)置 2根)四.排氣系統(tǒng)1 .渦輪分子泵的排氣速度：33l/s隔膜真空干泵的排氣速度:2 .油旋轉(zhuǎn)真空泵的排氣速度：30l/min (50hz)五.真空計(jì)1 .測(cè)試口：皮拉尼真空計(jì)(1 -6000pa )2 .渦輪分子泵的排氣口：皮拉尼真空計(jì)(1 -6000pa )6 .重量：本體主機(jī)大約 45公斤7 .外部聯(lián)結(jié)測(cè)試口：kf25八.電源:220vac 士 10%w6kva九環(huán)境溫度： 838 ，濕度： 80%特點(diǎn)：高靈敏度，低bg ，背景噪音小，性能穩(wěn)定；中間排氣，分析室氦中毒后排氦能力強(qiáng)；寬量程；液晶顯示觸摸屏，菜單式、圖形式、數(shù)字式

16、顯示；軟件可輕松升級(jí)；可無(wú)線遙控等。干泵型適用于半導(dǎo)體的前制程。nst-2000v 型吸槍裝置一規(guī)格，性能：吸入量： 0.51cc/s反應(yīng)時(shí)間： 3s檢測(cè)精度：1.0 -9p1e0? m3/s（he）計(jì)算值， 1.0 乂7腌？ m3/s（he）實(shí)際值重量： 1 公斤吸槍管線長(zhǎng)： 8 米特點(diǎn)：適用于吸槍法（正壓法）。mse-3000 型氦檢漏儀一檢測(cè)精度：1 .最小 qmin : 4.0 x m2pa ? m3/s（he）2 .最大 qmax （定量）：2.0 -3pt0? m3/s（he）3 .最大 qmax （定性）：4.0 x 100m3/s（he）4 檢測(cè)口的最大壓力：2660pa二開機(jī)后靈敏度校準(zhǔn)自動(dòng)開始，六分鐘后校準(zhǔn)完畢。三分析管：1 方式： 180 度磁性偏轉(zhuǎn)型（流動(dòng)密度 0.21t ）2 燈絲：氧化釷鍍銥金屬燈絲（內(nèi)置2 根）四排氣系統(tǒng)1 渦輪分子泵的排氣速度： 50l/s2 油旋轉(zhuǎn)真空泵（