Bagaimana untuk Mengesahkan Integriti Pengedap Teras Logam Pemanas PFA Menggunakan Pengesanan Kebocoran Helium pada 80 darjah?

Laluan yang paling lazim untuk penyusupan lembapan dan kerosakan tanah akhirnya ialah pada pengedap teras logam pemanas PFA-di mana elemen pemanasan dalaman keluar dari sarung PFA. Integriti meterai mesti diperiksa pada suhu kerja kerana pengembangan haba boleh membuka lubang mikroskopik yang tidak terdapat pada suhu ambien. Ujian kebocoran helium pada 80 darjah (suhu operasi normal) memberikan ukuran integriti pengedap yang tidak merosakkan secara kuantitatif. Kaedahnya: pam pada anulus antara sarung PFA dan teras logam (atau hanya teras itu sendiri jika berongga) dan kemudian semburkan helium di sekeliling meterai dan tonton spektrometer jisim. Pemanas baru sesuai jika kadar kebocorannya adalah<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) isyarat kegagalan awal. Pengujian pada suhu akan mengenal pasti kerosakan yang terbuka hanya apabila komponen pemanas mengembang secara berbeza.

Mengapa menguji pada 80 darjah (bukan pada suhu bilik)
PFA (CTE 110–120 ppm/ darjah ) dan teras logam (CTE 14–17 ppm/ darjah ) berkembang pada kelajuan yang berbeza dengan ketara. Pengembangan pembezaan untuk antara muka pengedap 20 mm panjang pada 80 darjah ialah ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Anjakan relatif 0.1 mm sedemikian boleh membuka jurang kecil yang ditutup pada suhu ambien. Ujian kebocoran suhu bilik pada meterai tidak bermakna ia akan lulus ujian 80C. Ujian pada 80 darjah adalah bersamaan dengan keadaan operasi sebenar.

Kaedah: Pemanas dipanaskan di dalam ketuhar pada suhu 80 darjah selama 1 jam sebelum ujian. Atau jalankan pemanas pada kuasa rendah (berkadar 10%) untuk memanaskan sendiri-ke 80C sambil menyejukkan kawasan pengedap (untuk mengelakkan pengedap terlalu panas). Semasa ujian PFA di sekitar meterai tidak boleh melebihi 100 darjah.

Prosedur untuk Ujian Kebocoran Helium
Peralatan yang diperlukan:

Pengesan kebocoran spektrometer jisim helium (Pfeiffer, Agilent, dsb.)

Pam vakum berkeupayaan 10-3 mbar

Pistol Sembur Helium dengan Orifis Halus

Ketuhar atau sumber haba 80 darjah

Langkah demi Langkah:

Kedap akses teras Jika teras logam berongga (biasa dengan pemanas tiub ), kedap satu hujung dengan pemasangan vakum. Jika teras adalah pepejal ruang anulus antara teras dan PFA mesti diakses melalui port di bahagian sejuk.

Kosongkan bahagian dalam teras atau celah anulus di mana pengesan kebocoran dipasang. Pindah ke < 10-2 mbar.

Panaskan hingga 80 darjah . - Letakkan pemanas di dalam ketuhar (udara) atau panaskan dengan pita pemanas di sekeliling bahagian sejuk. Tahan pada 80 darjah selama 30 minit.

Sembur helium: Menggunakan meriam semburan, sembur helium pada antara muka pengedap (di mana PFA bertemu dengan teras logam atau di mana teras keluar dari PFA). Sembur juga kimpalan penutup hujung jika ada dan mana-mana sambungan lain.

Pemantau kadar kebocoran: Kadar kebocoran dalam mbar·L/s pada spektrometer jisim. Pancang menunjukkan kebocoran pada kawasan yang disembur.

Keperluan penerimaan pemanas baharu:

< 1 x 10-6 mbar.L/s @ 80°C - Excellent, hermetically sealed.

1 × 10-6 hingga 1 × 10-5 - Sesuai untuk kegunaan industri am.

1 × 10⁻⁵ hingga 1 × 10⁻⁴ – Marginal; mungkin gagal awal dalam perkhidmatan lembap.

1 X 10 -4 Ditolak; kebocoran besar atau ketara.

Keputusan dan Tafsiran
Kadar Kebocoran pada 80 darjah (mbar L/s) Diameter Lubang Setara (µm) Jangkaan Hayat Perkhidmatan (tahun, 80% RH) Tindakan<1 x 10-6<0.1>10Terima, kualiti terbaik
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0.1–0.3 5–10 Terima untuk standard
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0.3–0.5 3–5 OK untuk persekitaran kering sahaja
1 × 10-5 – 5 × 10-5 0.5–1.0 1–3 Marginal – reject for critical >5 × 10-5 >1.0 <1 Reject – will fail early
Tapak Kebocoran Biasa dalam Pemanas PFA
Lokasi, Punca Kebocoran, Pengecaman Kebocoran
Hujung sejuk (titik keluar teras)Lekatan logam yang lemah pada PFA Spray He di bahagian bawah teras.
Weld PFA End Cap Semburan gabungan separa Dia lilitan penutup
Gandingan bebibir acuan Jurang pengecutan daripada acuan Sembur He pada peralihan bebibir ke sarung
Telaga Thermowell (jika berkenaan)Semburan bawah nipis Dicelah Dia ke dalam bukaan termowell
Pemasangan mampatan Ferrule tidak diketatkan Sembur Dia pada jahitan kanan
Medan Contoh
Ujian kebocoran helium pada 80 darjah diperlukan untuk semua pemanas PFA yang masuk oleh pembuatan semikonduktor. Sekumpulan 20 pemanas terselamat daripada ujian suhu bilik (< 1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C 5 of 20 showed leak rates of 2-8 x 10 -5 mbar.L/s. We returned these 5 heaters to the supplier. The 15 passing heaters in the field had a 2% failure rate over 3 years. The firm had previously seen 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in terms of downtime.

Kesimpulan: ujian pada 80 darjah, bukan suhu bilik
Helium leak testing at 80°C allows to confirm the integrity of the metal core seal of a PFA heater and to find faults that are not visible at ambient temperature due to the differential thermal expansion of PFA and metal. Leak rate < 1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C means a hermetic seal of the heater for long term service in humid or corrosive conditions. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar·L/s meramalkan kegagalan awal (1-3 tahun). Untuk aplikasi kritikal (separa konduktor, farmasi, kelembapan tinggi) ujian kebocoran helium pada 80 darjah dengan kebolehterimaan<1 x 10-6 mbar.L/sec is required. A few hours of testing time can save you years of failures. Heat seals expand. Gaps open. Moisture gets in. seal tight heat test last long. Helium knows where the leaks are. Listen to it.