A PFA-fűtőben lévő fém magtömítés-ahol a belső fűtőelem kilép a PFA-hüvelyből-a nedvesség bejutásának és az esetleges földzárlatnak a leggyakoribb módja. A tömítés integritásának ellenőrzése szobahőmérsékleten nem elegendő, mert az üzemi hőmérsékleten bekövetkező hőtágulás mikroszkopikus réseket nyithat meg. A 80 fokos héliumszivárgás-észlelés (tipikus üzemi hőmérséklet) a tömítés sértetlenségének mennyiségi, roncsolásmentes vizsgálatát teszi lehetővé. A módszer: ürítse ki a gyűrű alakú teret a PFA-hüvely és a fémmag között (vagy magát a magot, ha üreges), majd permetezzen héliumot a tömítés köré, miközben tömegspektrométert figyel. Egy új fűtőberendezés esetében elfogadható szivárgási arány<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar·L/s) előrejelzi a korai kudarcot. A hőmérsékleten végzett tesztelés olyan hibákat tár fel, amelyek csak akkor nyílnak meg, amikor a fűtőelemek eltérően tágulnak.
Miért tesztelje 80 fokon (nem szobahőmérsékleten)
A PFA (CTE 110–120 ppm/fok) és a fémmag (CTE 14–17 ppm/fok) nagyon eltérő sebességgel tágul. 80 fokos szögben egy 20 mm hosszú tömítési interfész ΔL=( _PFA – _fém) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 20 × 60=0.113} tágulást tapasztal. Ez a 0,1 mm-es relatív elmozdulás egy mikroszkopikus méretű rést tud nyitni, amely szobahőmérsékleten zárva van. A szobahőmérsékletű szivárgási teszten átmenő tömítés 80 fokon meghibásodhat. A 80 fokos tesztelés a tényleges működési feltételeket szimulálja.
Módszer: Tegye a fűtőtestet 80 fokos sütőbe 1 órára a tesztelés előtt. Alternatív megoldásként működtesse a fűtőt alacsony teljesítményen (a névleges érték 10%-a), hogy ön-felmelegedjen 80 fokra, miközben a tömítés hűtve van (a tömítés túlmelegedésének elkerülése érdekében). A tömítés közelében lévő PFA nem haladhatja meg a 100 fokot a tesztelés során.
Hélium szivárgásvizsgálati eljárás
Felszerelés szükséges:
Hélium tömegspektrométer szivárgásdetektor (pl. Pfeiffer, Agilent)
Vákuumszivattyú képes<10⁻³ mbar
Hélium szórópisztoly finom fúvókával
Sütő vagy fűtőforrás 80 fokra
Lépésről--lépésre:
Zárja le a mag hozzáférését: Ha a fémmag üreges (a cső alakú fűtőtestekre jellemző), zárja le az egyik végét egy vákuumszerelettel. Ha a mag szilárd, a mag és a PFA közötti gyűrű alakú rést a hideg szakaszon lévő csatlakozón keresztül kell elérni.
Kiürít: Csatlakoztassa a szivárgásérzékelőt a mag belsejéhez vagy a gyűrű alakú réshez. Evakuálj ide<10⁻² mbar.
80 fokra melegítjük: Helyezze a fűtőtestet sütőbe (levegős), vagy melegítse a hideg rész köré tekert fűtőszalaggal. Tartsa a 80 fokot 30 percig.
Spray hélium: A szórópisztollyal irányítsa a héliumot a tömítési felületre (ahol a PFA találkozik a fémmaggal, vagy ahol a mag kilép a PFA-ból). Fújja be a zárósapka-hegesztést (ha van) és az egyéb csatlakozásokat is.
Figyelje a szivárgási arányt: A tömegspektrométer a szivárgási sebességet mbar·L/s-ban mutatja. Egy tüske szivárgást jelez a permetezett helyen.
Új fűtőberendezés elfogadási feltételei:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ - 1 × 10⁻⁵ – Általános ipari felhasználásra elfogadható.
1 × 10⁻⁵ – 1 × 10⁻⁴ – Marginális; párás üzemben korán meghibásodhat.
1 × 10⁻⁴ – Elutasítás; látható vagy súlyos szivárgás.
Eredmények értelmezése
| Szivárgási arány 80 fokon (mbar·L/s) | Egyenértékű furatátmérő (µm) | Várható élettartam (év, 80% relatív páratartalom) | Akció |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | Elfogadás, legjobb minőség |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | Szabványnak elfogadni |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | Csak száraz környezetben fogadja el |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | Marginális – elutasítás kritikusra |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | Elutasítás – korán meghiúsul |
Gyakori szivárgási helyek a PFA fűtőberendezésekben
| Elhelyezkedés | A szivárgás oka | Észlelési módszer |
|---|---|---|
| Magkilépési pont (hideg vég) | Gyenge tapadás a PFA és a fém között | Spray He-t a mag aljára |
| PFA végzáró hegesztés | Hiányos fúzió | Permetezze He a kupak kerületére |
| Öntött karimás csatlakozás | Zsugorodási rés formázásból | Permetezze a He-t a karima-a-köpeny átmenetére |
| Thermowell kút (ha van) | Vékony alja megrepedt | Permetezze a He-t a védőcső nyílásába |
| Kompressziós szerelvény | A hüvely nem ül | Permetezzen He az illeszkedő menetekre |
Mezőpélda
Egy félvezetőgyártó megkövetelte a hélium szivárgási vizsgálatát 80 fokon minden bejövő PFA fűtő esetében. Egy 20 fűtőtestből álló tétel átment a szobahőmérsékletű teszten (<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.
Következtetés: Teszt 80 fokon, nem szobahőmérsékleten
A PFA fűtőelem fém magtömítésének integritásának ellenőrzése héliumszivárgás-érzékelővel 80 fokon olyan hibákat tár fel, amelyek szobahőmérsékleten láthatatlanok a PFA és a fém eltérő hőtágulása miatt. Szivárgási arány<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 előrejelzi a korai kudarcot (1-3 év). Bármilyen kritikus alkalmazáshoz (félvezető, gyógyszerészeti, magas páratartalom) határozzon meg hélium szivárgástesztet 80 fokon, elfogadással<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.
