正壓標準漏孔
隨著我國工業事業的發展,石油、天然氣、化工、醫療、航天等行業不斷向超高壓,超高溫等方向發展。密封嚴密性不斷地提出新的技術要求,目前世界上最靈敏的檢漏法是“質譜法”而正壓檢漏一般采用吸槍法或質譜儀吸槍累積法。而這方法檢漏的準確性要用正壓漏孔進行評定,因此制造一個合格的不受壓力改變,溫度變化影響的漏孔非常至關重要。
一、正壓漏孔的制作
漏孔是在壁兩側壓力差或濃度差作用下,使氣體或液體從壁一側流到另一側的孔洞、孔隙或一個封閉器壁上的其它結構。氣體之間存在壓力差或濃度差時形成氣體流動,通過漏孔的氣體流動通常稱為泄漏。在實際應用中泄漏一般產生在兩種狀態下,從高壓(高于大氣壓)漏向大氣和從大氣漏向真空。
漏孔可為負壓漏孔,也可為正壓漏孔,主要決定于使用條件。在入口壓力100(1±5%)KPa,出口壓力低于1KPa溫度為25±5℃條件下,露點低于25℃的空氣,通過漏孔的流量來校準空氣漏率。
在入口壓力(大于100KPa—20000KPa)出口壓力100KPa,溫度23±7℃情況下,漏率值不變的漏孔,為正壓漏孔,它受壓力、溫度、氣體種類影響。
正壓漏孔常用全金屬通導型,其特點反應快,無累積,漏率穩定,不易堵塞。目前常規的正壓漏孔可伐壓扁型與無氧銅壓扁型,最大缺點是隨著壓力增加,漏率值隨著壓力減小,不能恢復其原來值,漏孔芯發生形變。由于材料的性質,用于高壓漏孔就變得不能。
1、材料的選擇
1)、可伐—鎳鈷鐵合金。其中17-18%的鈷,28-29%的鎳,其余為鐵。可伐冷加工促進r相轉變α相,因此必須退火,壓力過高金屬斷裂,使得它制作通導型漏孔范圍很小,從10-4到10-6Pam3/s。
2)、無氧銅。銅含量≥99.99%,含氧量低,便于機械加工,抗拉強度和延伸率均好,高溫易氧化。在空氣中易產生“銅綠”,它可制作從10-4到10-6Pam3/s的漏孔。通導型無氧銅漏孔受到高壓,漏孔會發生形變,并不能恢復。
3)、蒙乃爾合金。它是鎳銅合金,2/3鎳和1/3銅,是精制鎳銅合金的典型代表,它兼備高強度、可延性、可焊性和優良耐腐蝕能力,它不受壓力的影響。高溫時它比不銹鋼有更好的強度。
性能:抗拉強度δ6:450—500(軟棒),600—850(硬棒);加工率60%;延伸率25—40%;硬度HB:135(軟材),210(硬材);彈性模量170KN/mm2。
2、漏孔的制作:
通導壓扁型漏孔的制作,已經流行40多年,均大同小異,由于使用者漏氣量、入口壓力、出口壓力不同要求,制作工藝差別很大,尤其是退火溫度,保溫時間,漏孔在模具中承受壓力等。
漏率范圍可達(10-4—10-10Pam3/s),入口壓力(0.11MPa—20MPa),出口壓力0.1MPa的正壓漏孔的制作。
二、正壓漏孔的校準
正壓漏孔校準裝置一般采用定容法和恒壓法兩種工作原理。在此基礎上又研究了累積比較法、標準氣體法、流量比較法、壓力比較法、質譜計法等各種方法,但都以定容法和恒壓法為基礎。1997年美國材料和測試學會“校準氣體參考漏孔的標準規范<E908-82>”。該規范毛細管—水柱位移法為恒壓法,氣體累積法為定容法。歐洲標準化委員會1995年(CENTC138WFG/6n3rev3)也采用類似毛細管—水柱位移法。瑞士Balzers公司在1995年建立了基于恒壓法的正壓漏孔的校準系統。我國是采用恒壓法測量,測量范圍10-7—10-5Pam3/s。我們采用質譜比較法校準,準確數據由510所國防科委計量站提供。
三、實驗數據與結果分析
作者從2005年開始選擇蒙乃爾合金材料制作正壓漏孔,已經3年多的時間。如照片所示。
通過幾十支漏孔測試和使用者運用效果良好。下述為相關實驗數據的記錄。