導(dǎo)讀

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，真空設(shè)備的種類和結(jié)構(gòu)也越來越多樣化，為確保生產(chǎn)的安全和高效性，結(jié)合設(shè)備的不同結(jié)構(gòu)，對設(shè)備的檢漏和探傷也提出不同的要求。

分析傳統(tǒng)的和最新的檢測技術(shù)和手段，根據(jù)實際使用提出各自的使用范圍和使用要點，以便生產(chǎn)和使用單位可以方便快捷的選擇合適的檢測手段和儀器。

隨著科技的不斷進步和人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，真空設(shè)備在各行業(yè)中的應(yīng)用也得到了前所未有的推廣。

航空航天領(lǐng)域的模擬測試、核工業(yè)、空間離子碰撞試驗、機械零部件的真空熱處理、新型零件的真空焊接、真空冶金以及生物制藥和真空冷凍干燥儲藏保鮮等行業(yè)，都在大量使用真空相關(guān)設(shè)備。

無論對于設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)還是使用企業(yè)，設(shè)備的安全可靠是保證正常生產(chǎn)的前期條件。

提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備泄露點和缺陷位置，成為排除隱患的關(guān)鍵所在。隨著近年的技術(shù)不斷更新和進步, 檢測方法和技術(shù)設(shè)備也越來越多，滿足的領(lǐng)域和行業(yè)也更加廣泛。

筆者根據(jù)近幾年的生產(chǎn)實踐和對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展的跟蹤，綜合分析目前主要的檢漏/探傷技術(shù)和原理，總結(jié)出在不同的真空設(shè)備及使用工況下各種檢漏/ 探傷技術(shù)的優(yōu)缺點，為有檢漏及探傷需求的人員提供理論依據(jù)。

根據(jù)真空設(shè)備殼體結(jié)構(gòu)不同，真空設(shè)備分雙層夾套結(jié)構(gòu)(水冷式)和單層(非水冷式)兩種，在此種情況下的缺陷可能會帶來漏水或漏氣的兩種情況。

無論是漏水還是漏氣都會對生產(chǎn)試驗及設(shè)備本身帶來極大的損害，特別是對于真空高溫熱處理爐來講，出現(xiàn)漏水情況有可能會發(fā)生人員安全事故，需高度重視。

（圖片與本文無關(guān)，來源網(wǎng)絡(luò)）

1、缺陷種類

設(shè)備殼體缺陷大體可分為幾種，如表1 所示。

根據(jù)以上缺陷的形式，下文將從兩個方面進行闡述：

(1) 存在貫通機體材料的漏點的檢漏。

(2) 存在機體內(nèi)部缺陷的探傷。

（表格1 設(shè)備殼體缺陷種類）

（圖1 焊縫處泄漏）

（圖2 加工缺陷泄漏）

2、真空設(shè)備的檢漏探傷

一般情況下真空設(shè)備在出廠之前，都要進行一定的密封性檢測，對已經(jīng)形成的漏點可以及時發(fā)現(xiàn)，采用補焊的辦法進行解決。

對于壓力容器(儲氣罐、槽車、高壓氣淬爐等)必須采用射線探傷的方法，提早將板材中間存在的缺陷檢查出來，但對非壓力容器的真空設(shè)備中的夾砂及薄弱缺陷或焊縫熔池過薄等非泄露缺陷，一般不進行探傷，這就為以后設(shè)備的使用帶來較大的安全隱患，因此對待此類缺陷也應(yīng)盡早檢測、排除。

常用的檢測方法有正壓法，負壓法及X 光射線探傷、磁粉探傷、超聲波探傷、滲透探傷、渦流探傷、γ 射線探傷、煤油試驗、熱紅外成像探傷、相控陣儀探傷、著色檢驗探傷等。

本文僅針對泄漏相關(guān)檢測方法介紹，其他探傷方法將不做進一步解釋。

2.1正壓法

正壓法就是對被檢測設(shè)備進行密封充氣，使其內(nèi)部壓力高于外部大氣壓力，可采用壓降法判斷、水浸檢測和定點檢測三種方式。

（a）壓降法判斷：在完全密封所有接觸面的情況下，通過壓力儀表測試壓力變化情況來判斷泄漏量的大小，進而推斷出該設(shè)備的泄漏程度，但不能就泄漏點進行明確定位。

q =( P1-P2)/ΔT

式中P1-充氣結(jié)束后，檢測開始時設(shè)備內(nèi)部壓力值，Pa；P2-測試結(jié)束時，設(shè)備內(nèi)部壓力值，Pa；ΔT-檢測總時間差T2-T1，h

為更加準確的對設(shè)備泄漏大小情況進行定量判斷，也可換算為泄漏率。

qL = q×V/3600

式中V-真空設(shè)備容積，L

根據(jù)設(shè)備的不同，其要求的泄漏率也不相同，適用于對大型容器泄漏的定性判斷，一般對于微漏很難檢測出來。

（b）水浸檢測：就是在設(shè)備內(nèi)壓力達到正壓后，將其浸沒于水中，通過觀測氣泡的情況，來判斷泄漏的位置和大小，適用小型復(fù)雜腔體密封件的檢測，可較精確的確定泄漏點的位置，因此該法又稱為氣泡法。

對于大型設(shè)備，需要足夠大的水槽，同時，設(shè)備的起吊和搬運相對困難，人員的觀測也不容易靠近和操作，且此法要注意充氣壓力的控制，壓力過低對與微漏點不會產(chǎn)生氣泡，壓力過大會對設(shè)備本身和操作人員產(chǎn)生安全隱患，需根據(jù)被檢容器的設(shè)計情況確定合適壓力范圍。

同時，對于雙層加套結(jié)構(gòu)，只能判斷是否有漏點，氣泡會從進出水管外溢，不能明確內(nèi)壁的具體漏點位置。

（c）定點測試：即在設(shè)備內(nèi)部達到正壓后，采用肥皂水對所有接口和焊縫進行涂抹，當有泄漏時，會發(fā)現(xiàn)明顯的氣泡產(chǎn)生，通過氣泡的大小和頻率可以明顯地定位漏點和明確泄漏量的大小，此法也是氣泡法的一種。

此法特別適用于雙層夾套結(jié)構(gòu)的爐體檢測(如圖3所示)，由于該結(jié)構(gòu)一般只有進水口出水口，通過堵塞一個口，向另一個口充入正壓，即可對設(shè)備內(nèi)外所有接口焊縫及板材中的漏點進行準確判斷，且此種結(jié)構(gòu)的可充氣壓力相對較高些，更便于觀測，且操作簡單，不用其他外購件和檢測設(shè)備。

（圖3 雙層夾套爐體）

2.2負壓法

負壓法是在設(shè)備密封情況下，進行抽真空，與正壓法正好相反的操作，可通過壓升率法、丙酮檢漏法、氦氣質(zhì)譜檢漏儀完成泄漏的判斷和確定。

（a）壓升率法，通過計算壓力升高的速率，定性判斷泄漏量的大小。

q = (P2-P1)/ΔT

式中：P1-停止對真空腔體抽氣后15min時的真空度，Pa；P2-測試結(jié)束時，設(shè)備內(nèi)部的真空度，Pa；ΔT-檢測總時間差T2- T1，h；

由于設(shè)備的使用工況和對真空度要求的差異，P1可能相差幾個數(shù)量級，決定了真空抽氣系統(tǒng)的形式。

同時, 對于不同的爐膽形式應(yīng)充分考慮材料放氣的影響(特別是石墨炭氈及硅酸鋁纖維等疏松多孔的保溫材料)，建議對爐體進行抽極限和烘烤，再進行壓升率的測試,通過計算可以對泄漏情況做出判斷，但對漏點位置不能做出明確的定位。

（b）丙酮檢漏法：對于選用兩級及兩級以上的真空系統(tǒng)進行抽氣，當真空度低于10 Pa 以下就可以采用丙酮法進行漏點位置的確定。

為了便于觀測，一般是經(jīng)過較長時間的抽真空，當設(shè)備內(nèi)的壓力下降比較緩慢時(可認為已到達設(shè)備的極限真空度)，采用針管將丙酮對各接口和焊縫位置進行噴灑，此時，對真空度進行隨時觀測，如果有漏點，在丙酮達到漏點位置的瞬間，由于液體的隔離作用，阻止了大氣的持續(xù)漏入，真空度會迅速升高，但隨著丙酮液體被吸入設(shè)備腔體內(nèi)部，迅速揮發(fā)氣化，此時設(shè)備的真空度又會馬上下降，通過此法可以較為明確的判斷出漏點的位置來。

由于，丙酮為液態(tài)，在噴灑時對于垂直地面的焊縫，應(yīng)由底部向上噴灑，以防液體快速流到底部焊縫，影響泄漏點位置的確定。

此法對于真空設(shè)備來說，檢測成本較低，但考慮到丙酮對真空系統(tǒng)可能會帶來一定的腐蝕作用，需謹慎少量使用此法，特別是在有擴散泵的情況下，丙酮會對油體產(chǎn)生污染，影響到擴散泵的抽氣能力和油的使用壽命，操作人員也要做好自身的防護工作，防止丙酮接觸人體。

（c）氦氣質(zhì)譜分析儀：該方法就是在負壓法的基礎(chǔ)上，采用質(zhì)譜儀來進行檢漏，其連接方式有多種，筆者根據(jù)實際的使用，對最為通用和檢漏本最低的方式進行說明，該方法可以對漏點進行位置的確定和泄漏量的判斷，檢測的原理圖如圖4(對于小型腔體，可省去真空系統(tǒng)，采用氦氣質(zhì)譜分析儀直接對所檢腔體進行抽氣檢漏)。

（圖4 典型檢漏原理圖）

如圖4所示的典型真空設(shè)備，其工作原理為:

開始主要由真空系統(tǒng)對爐體進行抽真空，當真空度達到檢漏儀起測點后，開啟檢漏儀，檢漏儀本身也是一組由小型分子泵和機械泵組成的真空系統(tǒng)，其開啟后也參與爐體的抽氣工作，此時，檢測人員，就可以采用氦氣對爐體中所有接口及焊縫進行吹氣，如果有漏點存在，當氦氣經(jīng)過此位置時，就會有少量的氦氣隨同空氣進入爐體，再由真空管路抽走，此時，會有少量的氦氣進入檢漏儀中，檢漏儀內(nèi)部的氦氣質(zhì)譜儀，就會檢測到氦氣的存在，通過報警器發(fā)出報警，提示檢測人員在此位置附近存在泄漏點。

由于，氦氣的密度小，在大氣中其會向上飄散，故此，在吹氣檢測時，應(yīng)從設(shè)備上部開始吹氣，以便漏點的位置確定。

在進行雙層夾套的檢漏時，可以將夾套作為獨立的腔體進行單獨抽真空檢漏，實現(xiàn)對內(nèi)外壁的一次性檢測。

由于現(xiàn)代檢漏儀技術(shù)足以做到使真空系統(tǒng)的漏氣量遠小于系統(tǒng)的放氣量，因此真空系統(tǒng)所需要的真空泵的大小主要取決于真空系統(tǒng)所使用的材料放氣率的大小。

所以，針對不同類型的內(nèi)膽材料需要真空泵的抽速也會不盡相同。

此方法的檢測精度較高，適合對氣密性要求很嚴格的設(shè)備的檢測，氦氣檢漏儀一次性投資較高，檢測運行成本相對較低，對檢測人員無身體傷害，是比較理想的檢漏手段。

目前的檢漏儀已有國產(chǎn)化的設(shè)備，已經(jīng)可以是實現(xiàn)較低真空度的啟動檢測，最小可檢漏率已達到10-12cc/sec，報警點也可進行人工選擇。

通過筆者使用過的兩臺檢漏儀比較，隨著技術(shù)的進步，目前的起測點真空度已經(jīng)可以達到2000Pa，這樣就大大節(jié)省了檢測前的抽真空時間，同時，檢漏儀的體積越來越小，重量也越來越輕，更加方便搬運。