Metallist südamiku tihend PFA-soojendis-kus sisemine kütteelement väljub PFA-kestast-on kõige levinum niiskuse sissepääsu ja võimaliku maandusrike. Tihendi terviklikkuse kontrollimine toatemperatuuril on ebapiisav, kuna töötemperatuuril toimuv soojuspaisumine võib avada mikroskoopilisi lünki. Heeliumi lekke tuvastamine 80 kraadi juures (tüüpiline töötemperatuur) võimaldab kvantitatiivset, mittepurustavat tihendi terviklikkuse testi. Meetod: tühjendage PFA ümbrise ja metallsüdamiku vaheline rõngakujuline ruum (või südamik ise, kui see on õõnes), seejärel pihustage heeliumi ümber tihendi, jälgides samal ajal massispektromeetrit. Uue kütteseadme vastuvõetav lekkemäär on<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar·L/s) ennustavad varajast ebaõnnestumist. Temperatuuril katsetamine paljastab defektid, mis avanevad ainult siis, kui küttekeha komponendid paisuvad erinevalt.
Miks testida 80 kraadi juures (mitte toatemperatuuril)
PFA (CTE 110–120 ppm/kraad) ja metallsüdamik (CTE 14–17 ppm/kraad) paisuvad väga erineva kiirusega. 80 kraadi juures kogeb 20 mm pikkuse tihendi liides diferentsiaalset paisumist ΔL=( _PFA – _metall) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 20 × mm 60=0.113. See 0,1 mm suhteline liikumine võib avada mikroskoopilise tühimiku, mis on toatemperatuuril suletud. Tihend, mis läbib toatemperatuuril lekkekatse, võib 80 kraadi juures ebaõnnestuda. Testimine 80 kraadi juures simuleerib tegelikke töötingimusi.
Meetod: Enne testimist asetage kütteseade 1 tunniks 80 kraadisesse ahju. Teise võimalusena kasutage kütteseadet madalal võimsusel (10% nimivõimsusest), et ise-soojeneda 80 kraadini, kui tihendi ala on jahtunud (et vältida tihendi ülekuumenemist). PFA tihendi lähedal ei tohiks testimise ajal ületada 100 kraadi.
Heeliumi lekke testimise protseduur
Vajalik varustus:
Heeliumi massispektromeetri lekkedetektor (nt Pfeiffer, Agilent)
Vaakumpump võimeline<10⁻³ mbar
Peene otsikuga heeliumpihustuspüstol
Ahi või kütteallikas 80 kraadini
Samm{0}}sammu haaval-:
Sulgege südamiku juurdepääs: Kui metallsüdamik on õõnes (tüüpiline torukujuliste kütteseadmete puhul), tihendage üks ots vaakumliitmikuga. Kui südamik on tahke, peab südamiku ja PFA vahelisele rõngakujulisele pilule pääsema ligi külmas sektsioonis oleva pordi kaudu.
Evakueeruma: Ühendage lekkeandur südamiku sisemuse või rõngakujulise piluga. Evakueerida<10⁻² mbar.
Kuumutage 80 kraadini: Asetage kütteseade ahju (õhk) või soojendage külma osa ümber mähitud kuumutuslindiga. Hoidke 80 kraadi 30 minutit.
Pihustage heeliumi: Suunake heelium pihustuspüstoli abil tihendi liidesele (kus PFA kohtub metallsüdamikuga või kus südamik väljub PFA-st). Pihustage ka otsakorgi keevisõmblust (kui on) ja muid liitekohti.
Jälgige lekke määra: Massispektromeeter kuvab lekkekiirust ühikutes mbar·L/s. Piik näitab leket pihustatud kohas.
Uue küttekeha vastuvõtmise kriteeriumid:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ kuni 1 × 10⁻⁵ – vastuvõetav üldiseks tööstuslikuks kasutamiseks.
1 × 10⁻⁵ kuni 1 × 10⁻⁴ – marginaal; võib niiskes töös varakult ebaõnnestuda.
1 × 10⁻⁴ – tagasilükkamine; nähtav või suur leke.
Tulemuste tõlgendamine
| Lekkekiirus 80 kraadi juures (mbar·L/s) | Ekvivalentne augu läbimõõt (µm) | Eeldatav kasutusiga (aastaid, 80% suhteline õhuniiskus) | Tegevus |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | Nõustu, parim kvaliteet |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | Nõustu standardiga |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | Aktsepteerige ainult kuivas keskkonnas |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | Marginaalne – lükake kriitiliselt tagasi |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | Keeldu – ebaõnnestub varakult |
Levinud lekkekohad PFA-kütteseadmetes
| Asukoht | Lekke põhjus | Tuvastamismeetod |
|---|---|---|
| Põhiväljundpunkt (külm ots) | Halb adhesioon PFA ja metalli vahel | Pihustage He südamiku põhja |
| PFA otsakorgi keevisõmblus | Mittetäielik sulandumine | Pihustage He ümber korgi perimeetri |
| Vormitud äärikühendus | Vormimisel tekkiv kokkutõmbumisvahe | Pihustage He ääriku-to{1}}vahele üleminekul |
| Thermowell kaev (kui see on olemas) | Õhuke põhi mõranenud | Pihustage He termosüvendisse |
| Kompressioonliitmik | Muhv ei istu | Pihustage He kinnituskeermetele |
Välja näide
Pooljuhtide tootja nõudis kõigi sissetulevate PFA-kütteseadmete heeliumi lekkekatset 80 kraadi juures. 20 küttekehast koosnev partii läbis toatemperatuuri testimise (<1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C, 5 of the 20 showed leak rates of 2–8 × 10⁻⁵ mbar·L/s. These 5 heaters were returned to the supplier. In the field, the 15 passing heaters had a 3-year failure rate of 2%. The manufacturer had previously experienced 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in reduced downtime.
Järeldus: Katse 80 kraadi juures, mitte toatemperatuuril
PFA-soojendi metallist südamiku tihendi terviklikkuse kontrollimine heeliumi lekke tuvastamise abil 80 kraadi juures paljastab defektid, mis on toatemperatuuril nähtamatud PFA ja metalli erineva soojuspaisumise tõttu. Lekke määr<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C indicates a hermetically sealed heater suitable for long-term service in humid or corrosive environments. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar·L/s ennustab varajast ebaõnnestumist (1–3 aastat). Kõigi kriitiliste rakenduste jaoks (pooljuht, farmaatsia, kõrge õhuniiskus) määrake heeliumi lekkekatse 80 kraadi juures koos aktsepteerimisega<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s. The few hours of testing time prevent years of failures. Heat seals expand, gaps open, moisture enters. Test hot, seal tight, last long. Helium knows where leaks hide. Listen to it.
