氦氣的應(yīng)用領(lǐng)域及如何檢漏？
日期：2022-04-29
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氦氣He因密度比空氣小、化學(xué)性質(zhì)不活潑、不可燃的特點(diǎn)被當(dāng)做填充其體、保護(hù)氣體廣泛應(yīng)用于軍工、科研、石化、制冷、醫(yī)療、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、金屬制造、深海潛水、高精度焊接等領(lǐng)域，但是在應(yīng)用過(guò)程中如發(fā)生意外，將可能導(dǎo)致缺氧甚至出現(xiàn)腦損傷死亡事件。因此除了了解氦氣的應(yīng)用，還需了解氦氣的檢漏方法。
氦氣的應(yīng)用領(lǐng)域
1、保護(hù)氣：利用氦氣不活潑的化學(xué)性質(zhì)，氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護(hù)氣，以及原子反應(yīng)堆和加速器、激光器、火箭等。
2、填充氣：由于氦氣密度遠(yuǎn)小于空氣，而且化學(xué)性質(zhì)極不活潑，較氫氣安全，氦氣經(jīng)常被用作填充氣體，如填充飛艇、氣球、溫度計(jì)、電子管、潛水服等。
3、檢驗(yàn)分析：儀器分析中常用的核磁共振分析儀的超導(dǎo)磁體需要利用液氦降溫，氣相色譜分析中氦氣常作為載氣，利用氦氣滲透性好、不可燃的特點(diǎn)，氦氣還應(yīng)用于真空檢漏，如氦質(zhì)譜檢漏儀等。
4、低溫冷源：利用液氦的-268.9℃的低沸點(diǎn)，液氦可以用于超低溫冷卻。而超低溫冷卻技術(shù)在超導(dǎo)技術(shù)等領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用，超導(dǎo)材料需要在低溫（100K左右）中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性，大多數(shù)情況下只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這樣的極低溫。超導(dǎo)技術(shù)在交通行業(yè)的磁懸浮列車(chē)，醫(yī)療領(lǐng)域的核磁共振成像設(shè)備都有較大的應(yīng)用。
氦氣如何檢漏
1、真空壓力法
采用真空壓力法檢漏時(shí)，需要將被檢產(chǎn)品整體放入真空密封室內(nèi)，真空密封室與輔助抽空系統(tǒng)和檢漏儀相連，被檢產(chǎn)品的充氣接口通過(guò)連接管道引出真空密封室后，再與氦氣源相連，當(dāng)被檢產(chǎn)品表面有漏孔時(shí)，氦氣就會(huì)通過(guò)漏孔進(jìn)入真空密封室，再進(jìn)入氦質(zhì)譜檢漏儀，從而實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率的測(cè)量。
真空壓力法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，能實(shí)現(xiàn)任何工作壓力的漏率檢測(cè)，反映被檢件的真實(shí)泄漏狀態(tài)。缺點(diǎn)是檢漏系統(tǒng)復(fù)雜，需要根據(jù)被檢產(chǎn)品的容積和形狀設(shè)計(jì)真空密封室。這里需要說(shuō)明在檢漏過(guò)程要求確保充氣管道接口無(wú)泄漏，或者采取特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將所有充氣管道連接接口放置在真空密封室外部。
真空壓力法的檢測(cè)主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力不是特別高的密封產(chǎn)品，如電磁閥、高壓充氣管道、推進(jìn)劑貯箱、天線(xiàn)、應(yīng)答機(jī)、整星產(chǎn)品等。
2、真空法
采用真空法檢漏時(shí)，需要利用輔助真空泵或檢漏儀對(duì)被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封室抽真空，采用氦罩或噴吹的方法在被檢產(chǎn)品外表面施氦氣，當(dāng)被檢產(chǎn)品表面有漏孔時(shí)，氦氣就會(huì)通過(guò)漏孔進(jìn)入被檢產(chǎn)品內(nèi)部，再進(jìn)入氦質(zhì)譜檢漏儀，從而實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品泄漏量測(cè)量。按照施漏氣體方法的不同，又可以將真空法分為真空噴吹法和真空氦罩法。其中真空噴吹法采用噴槍的方式向被檢產(chǎn)品外表面噴吹氦氣，可以實(shí)現(xiàn)漏孔的精確定位； 真空氦罩法采用有一定密閉功能的氦罩將被檢產(chǎn)品全部罩起來(lái)，在罩內(nèi)充滿(mǎn)一定濃度的氦氣，可以實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率的測(cè)量。
真空法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，可以精確定位，能實(shí)現(xiàn)大容器或復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的檢漏。真空法的缺點(diǎn)是只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)大氣壓差的漏率檢測(cè)，不能準(zhǔn)確反映帶壓被檢產(chǎn)品的真實(shí)泄漏狀態(tài)。真空法的檢測(cè)主要應(yīng)用于真空密封性能要求，但不帶壓工作的產(chǎn)品，如空間活動(dòng)部件、液氫槽車(chē)、環(huán)境模擬設(shè)備等。
3、正壓法
采用正壓法檢漏時(shí)，需對(duì)被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封室充入高于一個(gè)大氣壓力的氦氣，當(dāng)被檢產(chǎn)品表面有漏孔時(shí)，氦氣就會(huì)通孔漏孔進(jìn)入被檢外表面的周?chē)髿猸h(huán)境中，再采用吸槍的方式檢測(cè)被檢產(chǎn)品周?chē)髿猸h(huán)境中的氦氣濃度增量，從而實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品泄漏測(cè)量。按照收集氦氣方式的不同，又可以將正壓法分為正壓吸槍法和正壓累積法。其中正壓吸槍法采用檢漏儀吸槍對(duì)被檢產(chǎn)品外表面進(jìn)行掃描探查，可以實(shí)現(xiàn)漏孔的精確定位； 正壓累積法采用有一定密閉功能的氦罩將被檢產(chǎn)品全部罩起來(lái)，采用檢漏儀吸槍測(cè)量一定時(shí)間段前后的氦罩內(nèi)氦氣濃度變化量，實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率的精確測(cè)量。
正壓法的優(yōu)點(diǎn)是不需要輔助的真空系統(tǒng)，可以精確定位，實(shí)現(xiàn)任何工作壓力下的檢測(cè)。缺點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度較低，檢測(cè)結(jié)果不確定度大，受測(cè)量環(huán)境條件影響大。正壓法主要應(yīng)用于大容積高壓密閉容器產(chǎn)品的檢漏，如高壓氦氣瓶、艙門(mén)檢漏儀等。
4、背壓法
采用背壓法檢漏時(shí)，首先將被檢產(chǎn)品置于高壓的氦氣室中，浸泡數(shù)小時(shí)或數(shù)天，如果被檢產(chǎn)品表面有漏孔，氦氣便通過(guò)漏孔壓入被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封腔中，使內(nèi)部密封腔中氦分壓力上升。然后取出被檢產(chǎn)品，將表面的殘余氦氣吹除后再將被檢產(chǎn)品放入與檢漏儀相連的真空容器內(nèi)，被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封腔內(nèi)的氦氣會(huì)通過(guò)漏孔泄漏到真空容器，再進(jìn)入氦質(zhì)譜檢漏儀，從而實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率測(cè)量。檢漏儀給出的漏率值為測(cè)量漏率，需要通過(guò)換算公式計(jì)算出被檢產(chǎn)品的等效標(biāo)準(zhǔn)漏率。
背壓法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，能實(shí)現(xiàn)小型密封容器產(chǎn)品的泄漏檢測(cè)，可以進(jìn)行批量化檢測(cè)。缺點(diǎn)是不能進(jìn)行大型密封容器的漏，否則由于密封腔體容積太大，導(dǎo)致加壓時(shí)間太長(zhǎng)。此外，每個(gè)測(cè)量漏率都對(duì)應(yīng)兩個(gè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率，在細(xì)檢完成后還需要采用其它方法進(jìn)行粗檢，排除大漏的可能。
背壓法的檢漏主要應(yīng)用于各種電子元器件產(chǎn)品檢漏。
