манометрические методы контроля герметичности

Манометрический метод используется для контроля герметичности трубопроводов и задвижек. В трубопроводе создается давление воды или газа, и по уменьшению давления судят об исправности задвижек или утечке. Для осуществления контроля манометрическим методом изделие за-

полняют пробным газом под давлением выше атмосферного и выдерживают

в течение определенного времени. Давление и время опрессовки устанавливаются техническими

условиями на изделие или конструкторской (проектной) документацией. Изделие считают герметичным, если падение давления пробного газа во время выдержки под давлением не превысит норм, установленных техническими условиями или конструкторской (проектной) доку-

ментацией. Давление газа измеряют манометрами класса точности 1,5 - 2,5 с пределом измерения на 1/3 больше давления опрессовки. На подводящей трубе должен быть установлен запорный кран для регулирования подачи газа. Количественная оценка общей негерметичности проводится по

формуле QV =ΔP/t где V - внутренний объем изделия и элементов испытательной

системы, м ΔP - изменение давления пробного газа за время опрессовки, Па;

t - время опрессовки, с.

56. К пузырьковым методам контроля качества, основанным на регистрации локальных течей по регистрации образующихся пузырьков, относятся: пневматический, пневмогидравлический и вакуумный. При пневматическом контроле испытываемую сварную конструкцию наполняют сжатым воздухом либо обдувают швы струей сжатого воздуха. С обратной стороны шва смазывают пенообразующей жидкостью, например водным раствором мыла. По появлению пузырьков судят о наличии дефекта.

57. Испытания сжатым воздухом. Окончательные испытания сжатым воздухом проводят для контроля общей герметичности сосудов. Негерметичность определяют по спаду давления (манометрическая индикация) при выдержке в течение 10—100 ч. Испытательное давление обычно 1,0—1,2 от рабочего. Испытания под высоким давлением воздуха весьма опасны, поэтому их проводят редко и со строгим учетом требований безопасности.

Неплотности можно определять с помощью сжатого воздуха, применяя разные способы индикации течей, на­пример пузырьковый.

Способ мыльной пены, погружения и вакуумирования.

58. Пузырьковый вакуумный способ.

Сущность способа заключается в том, что перед установкой вакуумной камеры контролируемый участок конструкции смачивается пенообразующим составом, в камере создается вакуум. В местах течей образуются пузыри, коконы или разрывы пленки, видимые через прозрачный верх камеры.

Для обеспечения полного контроля всего сварного соединения вакуум-камеру устанавливают так, чтобы она не менее чем на 100 мм перекрывала предыдущий проконтролированный участок шва.

Вакуум-камера может иметь различную форму в зависимости от конструкции контролируемого изделия и вида сварного соединения. Для стыковых сварных соединений листовых конструкций изготавливаются плоские камеры, для угловых швов - угловые, для контроля кольцевых швов трубопроводов могут быть изготовлены кольцевые камеры. Один из возможных вариантов конструкционного исполнения вакуум-камеры представлен на рис. 6.

Рис. 6. Схема вакуум-камеры для контроля герметичности:

1 - резиновые уплотнения;

2 - корпус камеры;

3 - окно;

4 - вакуумный кран;

5 - течь в сварном соединении

6 - резиновые уплотнения

Пневмогидравлический аквариумный способ.

Сущность способа заключается в том, что изделие, которое заполнено газом под избыточным давлением, погружают в жидкость. Газ, выходящий в местах течей из изделия, вызывает образование пузырей в жидкости.

. Контроль осуществляется в такой последовательности:

· контролируемое изделие помещается в емкость;

· в изделии создается испытательное давление пробного газа;

· в емкость заливается жидкость до уровня не менее 100 - 150 мм над контролируемой поверхностью изделия.

Признаком течи в изделии является образование всплывающих к поверхности жидкости пузырьков воздуха, периодически образующихся на определенном участке поверхности изделия, или строчки пузырьков.

59. Химические методы контроля герметичности изделий основаны на использовании химических реакций для индикации течей. На контролируемые стыки наносят индикаторный слой массы, пасты или накладывают индикаторную ленту (бумажную, марлевую и т. п.). В изделии создается избыточное давление пробного газа. Пробный газ (аммиак, С0₂ и их смеси с воздухом или азотом) проникает через неплотности шва и, вступая в химическую реакцию с индикатором, образует пятна.

Способ контроля воздухом с добавлением аммиака (предложен С. Т. Назаровым) заключается в том, что швы испытуемого изделия покрывают бумажной лентой, смоченной 5%-ным раствором азотнокислой ртути или раствором фенолфталеина. Затем в сосуд подается воздух в смеси с 1—10% аммиака. Аммиак, проникая через неплотности, действует на бумагу и оставляет на ней черные или фиолетовые пятна, фиксируя дефекты. Бумагу выдерживают обычно 1—15 мин. Способ обладает значительно более высокой чувствительностью и большей производительностью, чем испытания с мыльной водой. В зависимости от времени выдержки чувствительность может достигать до 20 см³-ат/год, т. е. 5-Ю^-4 л-мкм/с.

Желеобразные массы, применяемые для контроля герметичности с аммиаком, включают: индикатор креозоловый красный, водорастворимый и спирторастворимый (по 0,007%), агар и спирт (по 1%) глицерин (10%) и дистиллированную воду (остальное). Эта масса и воздушно-аммиачная смесь не оказывают коррозионного действия на алюминиевые и жаропрочные сплавы.

При использовании С0₂ простейшая индикаторная масса имеет состав (в массовых частях): дистиллят-40, агар-1, фенолфталеин — 0,15, безводная сода — 0,01. Места негерметичности фиксируются бесцветными пятнами на малиновом фоне массы. Чувствительность 4 10~² л-мкм/с. При других составах индикаторных масс чувствительность может быть повышена до 10~³ л-мкм/с.

Течеискатели

Существуют два типа течеискателей: а) масс-спектрометрический

(гелиевый) и б) галоидно-электрический (галоидный).

Принцип работы гелиевых течеискателей основан на выделении из комплекса газов, поступающих в камеру масс-спектрометра темеискателя, гелия. Этот газ применяют в качестве индикатора.

Попадание гелия в камеру масс-спектрометра обеспечивается присоединением течеискателя или к вакуумированному изделию, или к камере, наполненной гелием, до некоторого избыточного давления, в которую помещают изделие. Увеличение парциального давления гелия в камере масс-спектрометра, вызванное прониканием гелия через дефектное место, фиксируется одновременно выносным стрелочным прибором и звуковым сигналом.

Эффективность контроля герметичности изделий в большой степени зависит от состояния внутренней и наружной поверхности контролируемого изделия. Механические загрязнения (шлак, окалина, абразивная пыль), влага, масла и другие вещества на стенках изделия резко снижают надежность контроля.

Гелий, пройдя через неплотности, попадает в камеру масс-спектрометра, где давление составляет 5*10~^в мм рт. ст., Камера масс-спектрометра находится в магнитном поле напряженностью порядка 1,3—1,4 МА/м. Камера имеет латунный корпус, в котором помещены катод, ионизатор, диафрагмы и коллектор ионов. Катод эмиттирует поток электронов, которые ионизируют встречающиеся молекулы газа, превращая их в положительные ионы с зарядом е.

Ионы ускоряются напряжением 300—400 В в продольном электрическом поле. Затем ионный пучек попадает в камеру масс-спектрометра и под действием магнитного поля ионы попадают на круговую тракторию. Ионы с разным отношением массы т к заряду е летят по разным радиусам. Диафрагмы выделяют только ионы с определенным т/е, которые попадают на коллектор. Ионный ток усиливается и передается на индикаторы: миллиамперметр и сирену.

По схеме галоидного течеискателя в испытуемый сосуд подают воздух в смеси с галоидным газом (фреон, SF_6­, CCl₄, хлороформ и др.) под давлением 0,2-0,6 атм. Смесь проходит через неплотности и прогоняется через межэлектродный промежуток щупа. Анод щупа нагрет до температуры 800-900 ⁰С. Ионы галоидного газа имеют высокий отрицательный потенциал. Попадая в щуп, они вызывают резкое увеличение потока положительных ионов с анода, что приводит к значительному изменению ионного тока. Индикаторами служат миллиамперметр и телефон. Применяют установки ГТИ-2, ГТИ-3, ВАГТИ-4.

Перед испытанием галоидным течеискателем изделия проверяют менее чувствительными методами — гидравлическими и пневматическими с опрессовкой азотом или воздухом. После устранения грубых течей аппарат вакуумируют до давления 30—40 мм рт. ст. Затем подают под давлением фреон или смесь фреона с воздухом или азотом, взятых в отношении 1: 10. При испытании предусматривают отсос воздуха со скоростью 0,2—0,3 м/с, а также возможность откачки фреона за пределы цеха.