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中国真空学会质谱分析和检漏专业委员会第十六届年会·中国计量测试学会真空计量专业委员会第十一届年会 漏道中存在寄生容积的候检时间问题 张文强周庆 (首都航天机械公司) 1问题的提出 为某T程，需要制造一种总漏率不大于1×10一Pa·in3／s的双层夹壁管。先将一个外径为D。 的薄壁无缝钢管套入内径为D2的另一个薄壁无缝钢管内，Dz略大于Dl，以两钢管正好套入为宜； 再分别于A、B处将两端口焊接牢固，形成一个如图1所示之双层夹壁管；然后将该夹壁管加工 成如图2所示的波纹管。这种波纹管既保证了弯曲时的柔韧性，又可保证足够的机械强度。 加工过程中会出现如下问题：一是在在焊 接过程中，由于机械压力与热应力同时作用于 极薄管壁，有可能出现导致泄漏的焊接缺陷， 工王 如果焊接缺陷均出现在内管或均出现在外管的 焊缝上，就夹壁管而言，对密封可能没有影响； 若焊接缺陷一个在内管焊缝上，一个在外管 图1双层夹壁管示意图 焊缝上，将可能出现泄漏。二是在加工过程 中管壁有可能会因受到机械挤压而出现断 裂损伤。同理，如果断裂点只出现在内管或 只出现在外管上，就夹壁管而言，使用中可 能不会出现泄漏；但如果内外管均有断裂点， 则将出现泄漏。 图2双层夹壁波纹管示意图 对成型后的双层夹壁波纹管的检漏，与 单层波纹管相比，问题要复杂许多。通常泄漏检测所针对漏孔均为漏道非常短小的漏孔，如“薄 壁容器”上的漏孔，氦气一经轰击到漏孔上便立即穿过漏孔进入容器内，只需等待系统作出反应 的时间(通常约几十秒钟)后即可在检漏仪上读取数据。但是对双层夹壁波纹管检漏时，由于内 外管的缺陷一般不会在同一位置，氦气从夹壁波纹管一面的缺陷进入波纹管双层夹壁之间的狭小 缝隙，再达到夹壁波纹管另外一面的缺陷处，穿过的漏道即狭小又漫长，到达出口端的时间会很 长，可能需要几十分钟或几个小时。 2检漏方法探讨 为了解决对成型后的双层夹壁波纹管的泄漏检测问题，需要先确定适合的检漏方法。 首先，压力变化检漏方法不适合于该波纹管的泄漏检测。压力变化检漏的基本原理是在将容 114 漏道中存在寄生容积的候检时间问题 器内施加一定的压力(静态压降法)或将容器内部抽至一定真空度(静态压升法)后，根据在一 定时间内的压力变化情况来判断是否存在泄漏。若容器的容积为V，在At时间内产生的压力变 化为△P，排除温度变化的影响，则容器总漏率为： Q=V筹 压力变化检漏要求容器的体积是一个固定的常数，也就是说，压力变化检漏适合于对刚性器 壁的容器进行泄漏检测，不适合于对器壁有较大弹性形变的容器进行泄漏检测，而具有较好的弹 性形变能力正是波纹管的一个主要特征。若对其内部施加正压，则其会轴向延展使体积不断变大 而造成内部压力的降落；反之对其抽真空则会出现轴向收缩使体积减小而使真空度下降。因此， 压力变化检漏对成型后的双层夹壁波纹管而言是不适合的。 其次，气泡检漏方法也不适合对该产品进行泄漏检测。首先，气泡检漏的灵敏度是不可能满 足要求的。另外，气泡检漏极有可能使示漏液经漏孔进入内外壁夹层空间，很难彻底清除，会使 波纹管造成腐蚀。 与气泡检漏相似，荧光渗透检漏，也不适合该产品的泄漏检测。 氦质谱真空捡漏和正压检漏对该产品是比较适用的。但要注意，在对波纹管进行充氦或抽真 空时，应该使用专用工艺装备限定其形变程度，以避免波纹管产生永久性形变。 方法描述： (1)氦质谱真空检漏氦罩法：用工艺装备将待检波纹管封闭为一密闭容器，弗经管路与已 校准的氦质谱检漏仪相连接；用氦罩将波纹管包封严密，并将罩内空气排出；启动检漏仪，测定 系统最小可检漏率后，开始检漏。向氦罩内充入绝对压力为一个环境大气压力的纯氦气；维持波 纹管内部真空度并经过指定的候检时间t．后；读取反应值并进行定量比对。 (2)氦质谱正压检漏容器积累法：用工艺装备将待检波纹管封闭为一密闭容器，并经管路 与氦气配气台相连接，将波纹管置入积累容器(或空间)中，并关闭积累容器；启动配气台向波 纹管内施加指定压力