不管是真空设备或容器还是压力设备，都存在泄漏问题。大量事实表明，设备发生泄漏后，就会使产品性能变坏、使用寿命缩短，造成能源及资金浪费。设备发生严重泄漏后，还会污染周围环境，甚至引发意外灾祸，危及生命安全。但是不同设备的功能不一样，泄漏的大小、部位和泄漏的物质不一样，泄漏所带来的危害程度和危害表现也就不一样，因此，不同设备对泄漏的要求也就有较大的差异。

 

值得指出的是，任何设备即使设计、加工和安装都非常满意，也不可能做到绝对不漏。严格地讲，漏是绝对的，不漏是相对的，绝对不漏是不存在的。通常所说的"不漏"是相对允许漏率而言的，是指设备上存在的漏孔的漏率远小于设备允许漏率而言的。某设备的漏率值虽然较大，但如果它不超过该设备的允许漏率值，就可以说该设备是不漏的。相反，即使某设备的漏率值很小，但如果它超过了该设备的允许漏率值，仍然可以说该设备是漏的。

 

判断设备是否有漏，找出漏孔位置并测量漏率大小的工作就是泄漏检测工作，简称检漏。

 

1、泄漏的危害性

 

泄漏的危害性主要表现在以下几方面。

 

(1)使真空设备或电真空器件的压力上升

 

真空设备和电真空器件要求在一定的压力下工作，因此必须预先将真空设备和电真空器件预抽到相应的或更低的压力。一般真空设备本身都有真空系统，设备工作时真空系统仍然对其抽气，因此微小的泄漏般不会影响其工作压力，但是比较大的泄漏可能会破坏设备的工作压力，干扰甚至破坏设备的正常工作。如加速器真空度的破坏，将损失粒子的能量;镀膜机真空度的破坏，将影响膜层质量。对于电真空器件来说，先用相应的真空系统将它抽到一定压力后便将它与真空系统隔离，封死。如果器件有漏，密闭器件中的压力将随时间上升。漏孔越大，内腔体积越小，器件中的压力上升速度就越快。由于电真空器件的体积一般是很小的，因此微小的漏孔也将很快使器件内的工作压力破坏，甚至烧坏灯丝使器件元法工作。

 

(2)使压力设备内部的压力下降

 

许多设备要求在一定的气体和压力下工作，如卫星用应答机，为了保证机内半导体器件很好地散热，器件必须在大气条件下工作，因此应答机要用一个有气密要求的外壳将大气封存起来;驱动阔门的气路则要求较高的工作压力，否则阀门无法驱动和密封;供宇航员工作和生活的轨道舱和返回舱，不仅要求保持大气压力，而且要求空气不受污染。然而，由于世漏现象的存在，就会使这些仪器设备或舱体的工作压力降低，破坏了它们正常工作的条件，甚至危及宇航员的生命。例如，1970年6月30日，前苏联"联盟口"号飞船完成空间任务后，按照预定程序实施返回，在再人大气层准备抛掉服务舱时，由于u个螺栓爆炸装置异常地同时点火，产生了较大的冲击，将飞船座舱中的一个压力阀门震开，几秒钟后座舱内空气漏光，使3名宇航员因血液大量蒸发而死亡。

 

(3)使储存的高压气体或燃料损失

 

航天器姿控系统的气瓶和贮罐一旦发生泄漏，会造成后期用气和燃料的不足，使航天器的姿态不能很好调控，轻则影响航天器的功能和寿命，重则使航天器因失控而失效。储存高压气体或燃料的气瓶和贮罐如果有漏，大量的气体或燃料将会白白损耗掉，从而造成一定的经济损失，严重的会发生燃烧爆炸事故。例如，1986年1月28日，美国"挑战者"号航天飞机升空后，由于固体助推器下壳体接头的"0"型密封圈失效、燃料外泄起火，烧断固体助推器与外挂贮箱的下端连接柱，使助推器晃动撞坏贮箱，造成推进剂大量外泄燃烧，最终导致航天飞机爆炸并坠人大海。这次爆炸是世界载人航天史上最大的空难事故，不但使η亿美元的航天飞机化为灰烬，而且使7名宇航员全部遇难，美国航天飞行计划也因此推迟了两年，总经济损失达20多亿美元.

 

(4)对器件内部气氛造成污染

 

有些微电子器件不仅要求在一定的压力下工作，而且只允许在某些气体环境下工作，因此其内部一般要充人一定压力的保护性气体。然而，由于漏孔存在，外部环境中的有害气体(如水蒸气)也可能通过漏孔进人到器件内部，使器件内部气体成分发生改变，造成污染，可能引起器件内部出现引线腐蚀、短路及电绝缘破坏等现象，使器件不能正常工作甚至失效。

 

(5)污染大气环境

 

装有易燃、易爆、有毒、放射性及其他有害人们身体健康的物质的贮罐一旦有漏，这些有害物质便进人周围大气环境中，对大气环境造成污染，影响人们的身体健康。有些易燃、易爆物质的泄漏，还可能产生燃烧和爆炸，危及人们的生命安全。

 

2、容易产生泄漏的部位及原因

 

造成设备世漏的原因很多:有设计方面的原因，如材料选择不合适，密封结构形式设计不好，与工作压力、温度、介质特性、环境条件不相适应，没有注意防腐和均压、疏导措施等;有制造方面的原因，如密封面的加工精度和表面粗糙度未达到设计要求，加工方法或加工工序不对等;有设备安装方面的原因，如装配工艺混乱，安装技术不好，刮研和拧紧螺栓没遵守技术规程等;有密封元件和材料选用不当方面的原因；也有操作维护方面的原因。由于产生泄漏的原因是多种多样的，而且各个原因中又包含多个影响因素，有时互相交叉，比较复杂，因此设备出现泄漏的原因及泄漏的位置随机性较大，要作认真的分析。经过实践总结，设备容易出现泄漏的部位及其主要原因如下:

 

(1)法兰及各种接头的密封面

 

法兰及各种接头的密封部位，一般采用橡胶、聚四氟乙烯或金属作密封垫圈，由于经常拆卸，可能使密封垫圈及金属密封表面出现划伤、夹渣、压得不紧或橡皮垫圈老化而出现裂纹或失去弹性，因而容易产生泄漏。

 

(2)动密封部位

 

在旋转或往复式运动的动密封中，由于相对运动产生摩擦，使密封垫圄磨损，加之润滑油对垫圈的浸蚀，使垫圈老化变质，其密封性能变差。转轴表面划伤或者密封圈的压紧装置松动，也都容易产生泄漏现象。

 

(3)焊缝特别是焊缝搭头和焊缝交叉部位

 

由于焊接工艺不合适、环境湿度太大、焊接人员受情绪的影响等都可能使焊接质量下降，出现过火、欠火、夹渣、气泡等现象，使焊缝容易漏气。特别是焊缝起弧、收弧、接头和交叉部位，由于温度控制不好，容易出现裂纹，产生泄漏。

 

(4)不匹配封接处

 

像容器上作电源引入用的可伐接头和芯柱都是将两种以上不同材料封接在一起的，这些材料由于其体胀系数不一样，封接后材料之间可能会出现间隙或裂纹，特别当这些部位承受较高或较低温度和高、低温度冲击时更容易产生泄漏。

 

(5)出现应力集中的部位

 

设备的某些部位，如薄壁管的冷弯处由于存在应力集中而产生裂纹。

 

(6)经多次补焊的部位

 

在加工过程中，由于漏、焊缝质量问题或其他原因，使器壁材料经多次补焊后变得疏脆，容易出现裂纹。所以对材料的补焊次数均有限定。

 

(7)受高、低温冲击的部位

 

设备工作中，反复受到高、低温冲击的部位，由于多次热胀冷缩而出现拉裂现象。

 

(8)焊接后又经机械加工的部位

 

某些焊缝内部存在夹渣、孔洞等缺陷，但还未穿透，经切削加工后可能成为通孔而产生世漏。因此一般规定，经检漏合格的焊缝不允许再进行机械加工。

 

(9)长期遭受某些气、液腐蚀的部位

 

设备的某些部位如果长期遭受某些腐蚀性气体或液体物质的腐蚀，就会使器壁变薄，直至蚀通或断裂。

 

在工业技术飞速发展的今天，对于设备泄漏的防治工作就显得更加重要。泄漏防治要抓住"查、治、管"三个环节。所谓"查"就是采用合适的灵敏的检漏方法测量出泄漏量的大小并将泄漏的部位找出来，这就是检漏工作。所谓"治"就是针对影响设备泄漏的因素，从预防人手，防治结合，进行综合性的治理。所谓"管"就是加强泄漏防治工作的质量管理。必须指出的是，本书内容只涉及检漏工作方面。就泄漏介质而言，本书只讨论气体的泄漏。

 

3、漏率及其单位

 

表示漏孔大小的最直观的方法是漏孔的几何尺寸，但是，漏孔是极其微小的，且实际漏孔的截面形状极不规则，漏气路径又各式各样，因此，漏孔的几何尺寸是难以测量的。实际上，漏孔的大小一般是用漏率来表示的。所谓漏孔的漏率，就是单位时间内流过漏孔的物质的质量或分子数。

气体漏孔的漏率一般用单位时间内流过漏孔的气体量来表示。由下式表示：

 

漏率常用单位为Pa·m³/s。

 

泄漏的检测方法

 

1、泄漏检测工作的内容

 

随着科学技术的进步和工业生产的发展，对设备气密性的要求越来越高。因此，除了设计和加工过程中应采取有效措施防止泄漏隐患外，在设备的生产、组装、调试及使用过程中，还要运用有效的泄漏检测手段，将不允许存在的漏孔找出来，以便进行修补。

 

泄漏检测工作包括以下三个方面的内容:

 

1）泄漏判断。用适当的方法迅速判断设备是否存在泄漏。

 

2）漏孔定量。测定设备的总漏率， 确定它是否在允许漏率范围之内。

 

3）漏孔定位。选择合适的检漏方法找出漏孔的确切位置。

 

应该强调指出，只有当设备的总漏率超出允许漏率值时才进行漏孔定位工作。设备上虽有漏孔，但其总漏率并没有超出设计规定的允许漏率值，一般便不必再进行漏孔的定位，即找漏工作。然而在有些情况下，设计文件不但规定了设备总漏率的允许值，还规定了设备上单个漏孔漏率的允许值。此时，即使总漏率达到了要求，仍然要求找出每个漏孔的位置，并测定出每个漏孔的漏率，以便确定单个漏孔的漏率是否在允许范围之内。

 

设备检漏方法运用的成功与否及其经济性首先取决于良好的设计，其次才取决于检漏程序、所选用的方法及操作的正确性。因此检漏工作应该从设计阶段开始， 并贯穿于设备生产、安装、调试和使用的各个阶段。

 

1）在设备的设计阶段， 泄漏检测人员除了协助设计人员合理提出允许漏率值外， 还要向设计人员了解设备的结构、材料、焊接及密封形式、敷层、连接件、技术要求等设计方面的信息，并从检漏角度提出对设计的要求，如消除或减少双面焊缝之间、多层垫圄之间等一切使反应时间增加的"寄生体积'气不要采用连续双面焊结构，设计能与检漏仪器、充压系统或抽气系统方便连接的检漏接头，尽量减少总装后无法检查的焊缝，不要采用铸件等。针对设计提出的漏率指标，拟定零部件及总体的检漏方案、程序，并设计出检漏中所需的工装和附件(如检漏盒、盲板、接头等)。

 

2）在设备的加工阶段， 泄漏检测人员要向生产单位了解加工工艺及加工工序， 并从检漏角度提出对加工工艺及加工工序的要求。加工过程中要根据加工工序与焊接师傅紧密配合，及时地对各种零部件，特别是制造完毕后无法接触或修理的部件(如冷阱内胆)的焊缝进行严格检漏，不合格的要求重焊或补焊，重焊或补焊后要重新检漏，符合要求后才允许进行下一工序。这些对于大型复杂结构的设备来说尤为重要。它直接影响到总装后总体检漏工作的成败与速度，不可忽视。

 

3）在设备的安装、调试阶段，主要检查连接部位的密封性。泄漏检测人员要根据安装的顺序一步一步有计划地进行检漏。条件允许的话，最好是每安装一个零部件便对其有密封要求的连接部位进行一次检漏，达到要求后再安装下一个零部件。要避免图一时痛快将所有零部件装完后再进行检漏，这样会给总体检漏工作带来极大的困难，因为在这种情况下除了怀疑部位太多外，有些连接部位可能难以实现检漏。调试过程中，一般先进行总漏率测试，以便确定总漏率是否在允许范围之内。如果超出允许漏率范围，检漏人员应选用最简单、经济的方法进行找漏。

 

4）在设备的运转或使用阶段，由于机械振动造成连接部位松动，经常拆卸的密封部位或转动密封部位出现密封圈的划伤、损坏、磨损，某些部位由于冷热冲击而疲劳，由于应力而破裂， 某些部位受工作液的腐蚀而破损， 某些曾被油、水蒸汽及其他脏物堵塞的漏孔的疏通等，这些都会使设备出现漏气现象。泄漏检测人员应根据设备的使用情况、故障现象来分析故障原因，判断漏气的可能位置， 然后采取相应的检漏手段找出漏气位置， 使设备尽快恢复正常运转。

 

2、 泄漏检测方法的分类

 

泄漏检测的方法很多，它们的原理、使用条件和适应范围等既有相同之处，又有许多不同之处， 纵横交错很难严格加以分类。习惯上按泄漏检测时被检件内部所处的状态将泄漏检测方法分为两类。

 

(1)加压检漏法

 

将被检件内部充以比外部压力更高的示漏气体，在被检件外面用适当的方法判断有无示踪气体漏出、从哪里漏出、漏出量多少等，进而判断被检件有无漏孔，漏孔的位置和大小。属于这类方法的有压降法、气泡法、卤素检漏仪外探头法、卤素喷灯法、加压渗透法、声波法、红外线热图像法、称质量法、放射性同位素法及氮质谱吸枪法等。当外部压力环境为大气时的加压检漏法叫正压检漏法。 
 

（2) 真空检漏法 

 

被检件内部抽成真空后，将示漏气体施于被检件外部，如果被检件器壁上有漏，示漏气体通过漏孔进人被检件内部，利用某种方法将漏进的示漏气体检测出来，从而判断出漏孔的位置和大小。属于这种方法的有静态升压法、放电管法、卤素检漏仪内探头法、各类真空计法、离子泵检漏法、氮质谱喷吹和氮罩检漏法等。

 

还有一些方法不好归属于上述两类之中，如荧光渗透法、背压法等。

 

各种泄漏检测方法的特点、现象、检漏设备及最小可检漏率见表1和表2。

 

表1 加压检漏法

 表2 真空检漏法

3、泄漏检测方法的选择

 

泄漏检测的方法很多，且各有特点和使用范围，究竟选用哪种方法，要视被检件的结构、材料、耐压程度，所要求的检漏灵敏度，现有人员、设备、示漏气体等条件及经费等具体情况而定。选择检漏方法时应遵守下述原则:

 

1）所选方法应能满足检漏灵敏度要求。一般规定，选择的检漏方法的灵敏度应比要求的检漏灵敏度高5~10倍。

 

2）所选方法的反应时间要短， 能满足检漏速度要求。

 

3）所选方法的费用低。一般地说，灵敏度越高，检漏设备的费用也越高，如图1 所示。因此在满足检漏灵敏度的前提下，应尽量选择费用低的检漏方法，并不是灵敏度越高越好。

 

图1 设备费用与灵敏度关系

 

4）所选方法应能满足对漏孔进行定位或定量的功能要求。

 

5）所选方法能无损检漏，即检漏时不需破坏被检件原来结构，不应使被检件受到污染。

 

6）所选方法的稳定性好，即在足够长的时间内灵敏度稳定可靠。

 

7）所选方法所用示漏物质在空气中含量低，无腐蚀作用，元毒，不可燃，对人体元害，不堵塞漏孔。

 

8）所选方法的操作要容易。不同检漏方法，操作难易程度是不一样的。就是同一种检漏方法也不是检漏灵敏度越低，操作越容易。它有一个最佳工作范围，如图2所示。

 

图2 检漏灵敏度

 

总之，选用的检漏方法既要满足检漏要求，又要尽可能简单方便、安全和经济。

 

4、示踪物质的选择

 

泄漏检测中都涉及一种通过漏孔流动的示踪物质。示踪物质包括气体、蒸气、液体或这些物质的组合物。选择检漏用的示踪物质时主要考虑以下因素：

 

1）被检件或被检系统的形式和大小。

 

2）被检件或被检系统的典型工作条件。

 

3）检漏的环境条件。

 

4）与检漏中的示踪物质和压力有关的危险性。

 

5）检漏仪器和它对示踪物质的响应。

 

6）必须测量的漏率和测量必须达到的精度。

 

在必须获得高的漏率灵敏度的地方，气体和蒸气通常优先于液体介质。检漏中使用最多的是气态示踪物质，在许多检漏中也采用液体示踪物质。