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          安捷倫真空:一文了解真空泄漏中的實漏、虛漏、外漏、內漏

            【康沃真空網】大部分真空系統的表現會隨時間的推移而變化,特別是用于生產的真空設備,幾乎不可避免地會發生真空度下降等問題,造成這些問題的一個很常見的原因就是泄漏。

            定期的泄漏檢測很重要

            大的泄漏通常會非常明顯:真空腔體壓力未按正常速度下降,或者極限壓力明顯高于正常值。然而,有些時候,由于真空可以輕松處理泄漏氣體造成的氣載,小的泄漏很難被發現,這時,即使真空計的讀數仍然在正常的水平,泄漏的出現仍有可能為真空腔體帶來期望之外的氣體(如氧氣),這些氣體有時候會對工藝過程(比如某些鍍膜工藝)帶來非常嚴重的影響。所以,無論真空系統的壓力是否有明顯下降,都應該定期進行泄漏檢測。

            實漏和虛漏

            并非所有的抽氣時間延長、極限壓力下降都是因為泄漏,在使用檢漏儀檢漏前,有必要了解一下如何判斷真空設備是否真的發生了泄漏。

            真空腔室的內壁或腔室內壁附著的污染物,在真空下持續的釋放出氣體,這種現象被稱為放氣。當真空腔室內部存在死空間,并且該死空間通過一個狹長的通道與腔室內部連通時,死空間內的氣體在真空下也會緩慢的釋放出來,形成類似于放氣或泄漏的現象,通常把這種現象叫做虛漏。

            真實的泄漏可以通過檢漏找到,放氣也可以通過清洗真空腔體內表面而解決,而虛漏一旦產生,很難被發現,需要在設計和制造時盡量避免容易產生虛漏的結構或工藝,如上圖中的螺紋連接(一定要用的話可以使用空心螺栓),很長的狹縫或毛細管,兩側滿焊的腔體焊接(較厚的殼體建議真空側滿焊大氣側斷續焊)等等。

            下面兩種方式,可以用來判斷真空系統是否存在真實的泄漏。

            1、壓降曲線分析

            真空系統的歷史數據是了解大型真空系統性能的最有價值的工具之一,經驗豐富的技術人員會精心地保留歷史數據,通過將當前的壓降曲線與系統處于良好狀態時的上一個循環進行比較就可以快速的判斷問題原因。比如,通過下圖所示的壓降曲線,就可以判斷是否存在泄漏。

            工藝條件不變并且真空泵運行正常的情況下,如果存在真實的泄漏,從外部漏入腔室的氣體將導致腔體的壓力下降到比正常極限壓力偏高的位置時便不再下降或下降極慢,壓降曲線類似于上圖最上方曲線。存在放氣或虛漏時,氣體緩慢釋放并且放氣率越來越小,系統能達到原來的極限壓力但是達到極限壓力的時間明顯變慢,壓降曲線與上圖中間那條曲線類似。

            2、壓升測試

            壓升測試也叫保壓測試或保真空測試。在真空下關閉真空泵和腔室之間的閥門,放氣、虛漏或者泄漏會造成腔室的壓力升高(反彈),將壓力增加除以經過時間,可以計算出真空系統的壓力上升速率,并繪制成如下圖所示的曲線。壓力上升和下降的速度通常以Pa/hr表示,對于一般的工業真空設備,保壓測試時,超過1Pa/hr的壓升率就需要調查和解決問題,有些高真空的設備,需要0.5Pa/hr甚至更低的壓升率。


            如上圖中的系統A,如果多次測量的壓升率基本恒定不變,那么很可能系統有真實的泄漏。對應的,如上圖中的系統B,隨著時間的推移,其壓升率下降,即系統壓力的增加速度會隨著時間的推移而減慢,則暗示有虛漏或放氣(可能也有小的泄漏)。

            壓降和壓升測試不會定位泄漏,而只會指示所有氣源(實際泄漏和放氣或虛漏)的疊加效應。如果懷疑有真實的泄漏,下一步則通常要使用氦氣檢漏儀進行檢漏。

            外漏和內漏

            我們平時所講的泄漏一般是指外漏,即從真空腔體或管道的外部向內部泄漏;而內漏是指兩個本應隔離的真空腔室之間,通過閥門隔離的兩段真空管道之間,或真空腔室與管道之間,發生了泄漏。

            下圖是一個典型的擴散泵抽氣機組,羅茨泵上方的閥門在高真空時應該是關閉的,如果該閥門關閉不嚴,高真空時氣體就會從閥門的下面向右側泄漏,這種泄漏就是內漏。和外漏類似,內漏也會造成高真空抽氣時間延長、極限真空變差等問題。

            外漏可以方便地通過檢漏儀直接找到,而內漏卻只能通過分段保壓等方式做預判斷,然后拆掉可疑的閥門一側的管道,然后再進行檢漏(或者在可疑閥門的一側連接檢漏儀,向另一側的管道內充入氦氣進行檢漏)。

            動態泄漏

            真空系統中有運動傳遞的地方會采用動密封,這些動密封結構,很有可能在靜態的時候密封良好而運動的時候產生泄漏;比如采用橡膠軸封做動密封(閥桿與閥體之間)的閥門,就比較容易發生這種現象。這種現象發生的概率不高,不過由于檢漏時閥門一般是處于打開或關閉的某一個狀態,這種動態泄漏很難被發現。

            對于非常關鍵的工藝,選擇波紋管密封的閥門可以大大減小出現動態泄漏的概率;如果選用的還是軸封做密封的閥門,在檢漏時,向閥桿位置噴氦的同時,操作閥門進行動作,也可以很快地判斷該閥門是否存在動態泄漏。

            值得注意的是,真空腔體檢漏的要求較高,不僅需要操作者具備扎實的基礎知識、豐富的操作經驗,而且現場情況也復雜多變。因此,出現問題,最好尋求安捷倫真空等專業公司專業人員的幫助。(可以在“安捷倫真空”公眾號上直接發送問題或需求,與工程師在線交流。)

          標簽: 安捷倫真空  

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