Масс-спектрометрический метод.
Галогенные течеискатели
Основные характеристики галогенных течеискателей
ГТИ-6, БГТИ6, ТИ2-8 чуствительность с выносным щупом порядка 10-4, с вакуумным датчиком 10-6.
Течеискатель ГТИ-6 оснащен выносным (атмосферным) щупом и вакуумным датчиком которые подсоединены к измерительному блоку с помощью кабелей. При вакуумных испытаниях пробный газ подают к контролируемому объекту с помощью обдувателя. При работе в атмосферных условиях при отсутствии кислорода воздуха обеспечивает работу чувствительного элемента течеискателя без каких либо дополнительных устройств. При работе в вакууме поступление кислорода обеспечивается специальным устройством в вакуумном датчике. Чувствительный элемент датчика представляет собой реагирующий на парциальное давление пробного газа систему состоящего из двух платиновых электродов, коллектор и эммитора. Коллектор ионов выполнен в виде трубки из платиновой фольги, которая закреплена в цилиндрической втулке из коррозионостойкой стали. Эмитор представляет собой керамический каркас со спиралью из платиновой проволоки вставленный коаксиально внутри коллектора и закрепленной на керамическом основании. Должен быть нагрет до 800-900С. Выносной щуп(фотка) расположен в пластмассовом корпусе, в передней части находится чувствительный элемент защищенный металлическим кожухом, экраном со съемным радиатором для теплоотвода Коллектор датчика закреплен на втулке. Элемент газовой смеси пробного газа осуществляется вентилятором приводимого во вращение электродвигателем. Засасываемая смесь проходит через чувствительный элемент и выбрасывается наружу через специальное отверстие в корпусе щупа. В хвостовой чаще щупа расположен армотизатор и ионовой сигнальной лампой закрытой прозрачным колпачком. На рукоятке закреплен токоотводящий провод, соединяющий щуп с измерительным. При работе щуп может располагаться на расстоянии до 8м от измерительного блока течеискателя. Обдуватель выполнен в виде полой стенки и заканчивается с одной стороны штуцером для подсоединения резинового шланга, а с другой стороны выходным соплом. Вакуумный датчик представляет собой корпус фланец на котором смонтированы эмитор, коллектор, кислородный инжектор. Эмитор закреплен на керамическом каркасе, а датчик закреплен на фланце с помощью трех стоек. Кислородный инжектор предназначен для подачи кислорода к чувствительному элементу датчика. Инжектор представляет собой стакан заполненный порошком перманганата калия, который при высокой температуре разлагается с выделением большого количества кислорода, который через специальное отверстие в стакане поступает в чувствительный элемент датчика. Течеискатель оснащен калиброванной течеголовой со сменными насадками обеспечивающие получение стабильных потоков паров галогеносодержащего вещества гекса-хлор-этана различной величины. Калиброванную течь используют при регулировки течеискателя на заданную чувствительность при атмосферных испытаниях. Калиброванная течь представляет собой металлический цилиндр. Во внутрь цилиндра засыпают порошок гекса-хлор-этана специальном направляющие обеспечивают постоянство расположения щупа течеискателя относительно калиброванной течи при градуированной шкалы измерительного прибора. Поток газа регулируют с медными насадками. Испытания галогенными течеискателями можно проводить фреоном или его смеси с воздухом, способом щупа или вакуумного датчика.
Масс-спектрометрический метод.
Метод контроля герметичности и течеискания с применением масс-спектрометрических течеискателей получил наибольшее распространение. Принцип действия масс-спектрометрического течеискателя состоит в регистрации прохождения через течи пробного газа с помощью масс-спектрометра. Масс-спектрометрия это метод разделения с помощью электрических и магнитных полей сложной смеси газов или паров на компоненты в зависимости от отношения массы иона каждого компонента к заряду соответствующего иона. Масс-спектрометрический течеискатель по существу представляет собой газоанализатор настроенный, как правило, на регистрацию содержания газовой смеси какого либо газа обычно инертного. В большинстве случаев пробным газом является гелий, поэтому масс-спектрометрические течеискатели называют гелеевыми, иногда применяют аргон, неон, водород и их смеси. Применение гелия в качестве пробного газа позволяет создать течеискатель сравнительно простой конструкции, что связано с малым содержанием гелия в атмосфере примерно 5х10-4%. Масс-спектрометрический анализ газов осуществляемый в условиях высокого вакуума сводится к следующим процессам: превращение молекул анализируемого газа в положительные ионы с зарядом е. Создание моноэнергетического ионного пучка путем ускорения полученных ионов электрическим полем, а также разложение пучка заряженных ионов на компоненты в зависимости от отношения массы к заряду. Регистрация, а также регистрация и измерения интенсивности выделенного ионного пучка. Отношение массы к заряду называют массовым числом. Масс-спектрометрические течеискатели обладают высокой чувствительностью.
Настройку масс-спектрометрического течеискателя осуществляют с помощью коллиброванных течей гелит1 или гелит2. Действие таких течей основано на диффузию гелия сквозь мембрану из плавленого кварца (гелит1) или из молибденового стекла (гелит2). Коллиброванные течи выполнены в виде металлических баллонов с патрубками для подсоединения к течеискателю или испытуемой системы. Зарубежные течеискатели имеют ряд отличительных особенностей и могут кроме гелия работать со специальными газовыми смесями, например, хемиксал(20% гелия, 35% азота, 40% неона, 5% водорода) или хеногава(35% гелия, 65% иона). При испытании течеискателя подключают к контролируемым объектам по различным схемам. Эти схемы имеют небольшое отличие и применение их зависит от размеров объекта. Также существуют различные способы контроля это способ накопления, который применяется для определения общей герметичности замкнутых объектов работающих под давлением. Способ обдувания применяют при испытаниях вакуумных систем имеющих собственные средства откачки, а также их элементов. Способ щупа применяют при поиске течей в закрытых крупногабаритных объектах, емкостях гидравлических и газовых систем или их элементов работающих под давлением. Применяют еще способ барокамеры и способ вакуумных камеры и присосок.
Катарометрический метод
Применяют для контроля герметичности замкнутых газовых систем работающих под давлением. Метод основан на регистрации изменения теплопроводности газовой смеси при изменении в ней концентрации индикаторного (пробного газа) прошедшего через не плотность. Для измерения не плотности газовой смеси используют нагреваемый током проводник помещенный в камеру заполненной анализируемой смесью. При постоянстве отдаваемой проводником теплоты и температуры стенок камеры, теплопроводность газовой смеси будет однозначно определять температуру проводника, и следовательно его сопротивление. Теплопроводность пробного газа отлична от теплопроводности остальных компонентов смеси. При испытаниях ее сравнивают с теплопроводностью воздуха. В качестве индикаторных используют те газы коэффициенты теплопроводности которых значительно отличаются от коэффициента теплопроводности воздуха (например, водород, гелий, метан, пропан, бутан). Датчик катарометрического течеискателя представляет собой так называемую катарометрическую ячейку расположенную на выносном щупе. Корпус датчика выполнен в виде массивного медного блока. Во избежание внешних тепловых воздействий на чувствительные элементы. Термочувствительными элементами являются две вплавленные стеклянные трубки в капилляры, тонкие металлические (платиновые или платино-радиевые) нити с определенным сопротивлением, каждая нить натянута вдоль оси датчика по двум параллельно расположенным каналам и нагревается проходящим по ним электрическим током. Нити включены в плечи мостовой схемы, два резистора входят в состав измерительного блока течеискателя. Перед контролем объекта мост балансируют пропуская через каналы датчика чистый воздух с помощью вентилятора. При контроле датчик перемещают вдоль поверхности контролируемого объекта. Если утечка пробного газа из объекта отсутствует, то мост остается в сбалансированном состоянии, поскольку входные отверстия каналов датчика расположены на разных расстояниях от контролируемой поверхности, то при утечки из объекта пробный газ вместе с воздухом будет проходить через верхний канал датчика. В то время как в нижний канал по прежнему будет попадать только чистый воздух. В следствии различия коэффициентов теплопроводности пробного газа и воздуха изменяются условия охлаждения чувствительных элементов датчика, а также электросопротивление его верхней нити. В результате мост выйдет из состояния равновесия. Напряжение дисбаланса моста регистрируют измерительным прибором соединенным системой сигнализации о наличии течей. Датчик течеискателя весьма чувствителен к утечкам пробных газов в следствии применения компенсационной схемы. Требуемое значение чувствительности и производительности контроля выбирают регулируя частоту вращения вентилятора. При этом чувствительность метода зависит от вида пробного газа (например, при использовании 90% фреона с воздухом чувствительность составляет 4х10-3мм3МПа/с). Таким методом можно обнаруживать утечки практически любых газов. Возможно также его использование для обнаружения паров летучих индикаторных жидкостей. Недостатками метода являются невысокая чувствительность, большая инерционность, а также зависимость показаний пробора от наличие в окружающей среде различных паров и газов, включая пары растворителей используемых для подготовки контролируемого объекта к испытаниям. Наибольшее применение получили течеискатели ТП7101, ТП7101М. Основными элементами течеискателя ТП7101 является щуп, преобразователь, блок питания и телефонные наушники. Течеискатель имеет звуковую и световую сигнализацию о наличии течи, масса течеискателя 13,5кг. Скорость перемещения щупа 3-8мм/c, расстояние до поверхности 1-3мм. Течеискатель ТП7101М имеет батарейное питание и масса 4 кг.
Галогенный метод
Галогенный метод контроля ранее назывался галоидным. Применяется в различных областях промышленности. Его использование особенно эффективно при оценке герметичности, объемов большого размера или систем сильно разветвленными трубопроводами не больших сечений. Часто галогенный метод определяют для определения мест повреждения газопроводов или газонаполненных камер. Вакуумные галогенные испытания выполняют при контроле низко и высоковакуумных системах. В качестве пробных газов применяют газообразные фреоны, поскольку они не ядовиты и сравнительно дешевы. Давление которое можно создать в объекте контроля ограничено упругостью паров галогеносодержащего газа при температуры испытаний (например, для фреона 12 при нормальной температуре парциальное давление составляет около 0.6МПа) поэтому при давлениях 0.6-0.93МПа следует применять фреон 22, а при давлениях 0.83-3.24МПа фреон 13. Иногда применяют другие галогеносодержащие вещества: дихлорэтан, четырех хлористый углерод, хлористый метил. При давлениях в объекте превышающих 0.6МПа обычно используют смесь фреона с воздухом.
34 Манометрический метод.
Основаны на регистрации измерения испытательного давления контрольного или пробного вещества в результате наличия течи. Этими методами испытывают замкнутые системы, резервуар, гидравлические и газовые систем, их элементы. В качестве контрольных веществ применяют жидкость, например, вода и газы, воздух, азот, аргон, гелий, аммиак. А в качестве пробных: эфир, бензин, ацетон, углекислый газ. Индикацию течи осуществляют по показаниям прибора. При контроле вакуумных систем осуществляют тепловые ионизационные и магнитные вакуумометры.
Способ индикации краски
Находи применение для контроля тех объектов, которые уже в процессе изготовления заправляют рабочей средой окрашивают и сушат, а затем отправляют заказчику. В этом случае контроль герметичности осуществляют во время сушки. В краску которая служит лакокрасочным покрытием добавляет специальный индикатор, например, бром фенол синий, который реагирует на рабочую среду. В местах утечек рабочая среда вступает в химическую реакцию с индикатором. В результате на краске образуются синие пятна, которые указывают на места течи.
Химический метод
Этим методом пользуются для контроля герметичности емкостей элементов гидравлических и газовых систем работающих под давлением, а также открытых изделий. В основе метода лежит химическое взаимодействие аммиака или других газов с индикаторным веществом, которые в результате реакции меняют свою окраску. В качестве контрольного газа обычно используют смесь аммиака с воздухом или азотом. Для индикации течи применяют: бром фенол синий, фенол фтолиин, бром бензол, нитрат ртути. Индикаторные вещества растворяют в воде, глицерине или спирте и пропитывают ими фильтровальную бумагу, либо светлую ткань. Перед контролем химическим методом изделия подвергают гидравлическому или пневматическому испытанию, а затем его заполняют контрольным газом до испытательного давления, затем укладывают на контролируемые участки ленту пропитанную индикаторным веществом и выдерживают ее в течении определенного времени указанных в технических условиях. Испытательное давление 0.1-0.15МПа и оно, как правило, не должно превышать рабочего. Химический метод прост и его выполнение не требует специального оборудования и высокой квалификации персонала. Чувствительность данного метода не высокая. Кроме, того изменение цвета индикаторного вещества может быть вызвана углекислым газом и другими веществами.