常用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏分真空檢漏、正壓檢漏和壓力- 真空檢漏3 種情況。由于運(yùn)載火箭從填裝燃料到完成飛行任務(wù),絕大部分時(shí)間是在大氣環(huán)境中處于待發(fā)狀態(tài),飛行時(shí)間很短,只要保證周圍不起火、不爆炸、燃料充足即可,所以宜采用正壓檢漏法。衛(wèi)星、飛船等航天器,從填裝介質(zhì)到完成飛行任務(wù),絕大部分時(shí)間是在真空環(huán)境中飛行,壽命為幾天、幾年、幾十年⋯⋯發(fā)射前在地面停留時(shí)間就顯得太短了,所以采用壓力- 真空法。對(duì)于一側(cè)是大氣,另一側(cè)是真空狀態(tài)的被檢件應(yīng)采用真空檢漏法。

1、正壓檢漏

　　正壓檢漏的方法很多,比如:氣泡法,鹵素吸槍法,鹵素?zé)舴?氦質(zhì)譜檢漏儀吸槍法,四極質(zhì)譜吸槍法,同位素法⋯⋯而靈敏度較高、用的較廣的是氦質(zhì)譜檢漏儀吸槍法。

1.1、壓力及介質(zhì)種類對(duì)漏率的影響

　　盡量模擬工況是檢漏工作者的努力方向。100 %模擬是困難的,有時(shí)甚至是不可能的。比如:高壓、高溫、低溫⋯⋯有的產(chǎn)品在檢漏設(shè)計(jì)時(shí)只允許低壓、常溫,而工作時(shí)卻在不同部位同時(shí)出現(xiàn)高壓、高溫和低溫狀態(tài)。

圖1 校準(zhǔn)原理圖

1 - 正壓校準(zhǔn)漏孔;2 - 正壓校準(zhǔn)漏孔氦罩

圖2 檢測(cè)原理圖(總檢)

1 - 氦質(zhì)譜檢漏儀;2 - 吸槍;3 - 被檢件;4 - 檢測(cè)氦罩;5 - 氦氣源

　　對(duì)于這種情況,就要通過各種單項(xiàng)狀態(tài)(或少數(shù)幾項(xiàng))分別模擬,綜合解決。關(guān)于低壓檢漏結(jié)果換算為高壓狀態(tài)時(shí),目前采用下述公式

　　式中Q2 為高壓條件下的漏率,Pa ·m³ / s ; Q1 為低壓條件下的漏率,Pa ·m³ / s ; p1 為高壓進(jìn)氣端壓力,Pa ; p2 為高壓出氣端壓力,Pa ; p3 為低壓進(jìn)氣端壓力,Pa ; p4 為低壓出氣端壓力,Pa ;η1 為低壓泄漏介質(zhì)的粘滯系數(shù),Pa ·s ;η2 為高壓泄漏介質(zhì)的粘滯系數(shù),Pa ·s 。

1.2、氦質(zhì)譜檢漏儀吸槍法

　　氦質(zhì)譜檢漏儀吸槍法有二種方式,即移動(dòng)嗅探式和氦罩累積式。前者只能定性檢測(cè)大漏,后者則可定量檢測(cè)微漏。只要具有一個(gè)適合的正壓校準(zhǔn)漏孔,給出漏率、校準(zhǔn)溫度、溫度系數(shù)、氣體種類和不確定度等,就可以測(cè)量并計(jì)算出工況下的漏率。在用吸槍探測(cè)中應(yīng)保持吸槍小孔環(huán)境的清潔,濕度大時(shí)不宜直接在低溫環(huán)境中探測(cè),否則會(huì)造成吸槍小孔的阻塞,給出的檢漏結(jié)果過于樂觀,造成漏率偏小的假象,這是十分危險(xiǎn)的,必須要經(jīng)常用正壓校準(zhǔn)漏孔進(jìn)行比對(duì)。

1.2.1、吸槍移動(dòng)嗅探法

　　將吸槍用軟管接到氦質(zhì)譜檢漏儀上,并與檢漏儀一起調(diào)整到較好的檢漏狀態(tài)。首先用吸槍對(duì)正壓校準(zhǔn)漏孔出氣口進(jìn)行掃描,注意吸槍口與正壓校準(zhǔn)漏孔出氣口的距離和移動(dòng)速度。在正壓檢漏時(shí)要以類似的距離和移動(dòng)速度進(jìn)行嗅探,然后用信號(hào)比對(duì)法判定大致漏率,這種方法可以較準(zhǔn)確定位漏孔。必要時(shí)要進(jìn)行壓力、溫度和濃度等修正。

1.2.2、氦罩累積法

　　如果被檢件漏率很小,直接用吸槍移動(dòng)嗅探法得不到信號(hào),必須用氦罩累積法。在正壓檢漏時(shí),小被檢件可以用氦罩整個(gè)罩住;大而復(fù)雜的被檢件可用多個(gè)小罩局部罩住待檢部位。用吸槍探測(cè)出罩內(nèi)本底和累積信號(hào),扣除本底后即為累積凈信號(hào),采用下述公式進(jìn)行計(jì)算

　　式中Q 為正壓檢漏漏率,Pa ·m³ / s ; Qj 為正壓校準(zhǔn)漏孔標(biāo)稱值,Pa ·m³ / s ; Nj 為正壓校準(zhǔn)漏孔累積凈信號(hào),相對(duì)單位; N 為檢漏時(shí)累積凈信號(hào),相對(duì)單位; t1 為正壓校準(zhǔn)漏孔累積時(shí)間, s ; t為檢漏時(shí)累積時(shí)間,s ; V j 為正壓校準(zhǔn)漏孔氦罩累積空容積,m³ ; V 為檢漏時(shí)氦罩累積空容積,m³ ; r 為示漏氣體濃度,相對(duì)單位。

　　由公式(2) 可以看出,當(dāng)V = V j , t = tj , r = 100 %時(shí),公式(2) 就變成

　　這就是一般檢漏時(shí)常用的計(jì)算公式。圖1 給出氦罩累積法校準(zhǔn)原理圖;圖2 給出氦罩累積法的檢測(cè)原理圖。公式(2) 中, V 、V j 、Qj 、r 為已知數(shù),只要用氦質(zhì)譜檢漏儀吸槍分別測(cè)出累積t 和tj 時(shí)對(duì)應(yīng)的凈反應(yīng)信號(hào)N 和Nj (扣除本底) ,代入公式(2) 就可求出被檢件總漏率Q 。定位漏孔時(shí),可采用局部小氦罩或吸槍移動(dòng)法。

2、注意事項(xiàng)

　　氦罩要專門設(shè)計(jì),一般用金屬制作(塑料布在長時(shí)間累積中滲透量太大) 。如果累積時(shí)間短,也可用0.10～0.15 mm 的塑料布制作。檢測(cè)時(shí)氦罩應(yīng)盡量小,以便提高氦的壓升率。氦罩要密封。探測(cè)口要方便檢測(cè)。檢漏過程中,儀器靈敏度和吸槍在校準(zhǔn)后不得進(jìn)行調(diào)整,否則要重新進(jìn)行校準(zhǔn)。吸槍不應(yīng)一直插在檢測(cè)口內(nèi),以免影響累積信號(hào)。在低溫探測(cè)時(shí),環(huán)境濕度應(yīng)盡量降低,被檢件應(yīng)先加高壓示漏氣體而后降溫,以免小孔阻塞。

　　氦質(zhì)譜正壓檢漏法在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、星用高壓氣瓶、飛船零部件等檢漏中得到成功應(yīng)用并正在擴(kuò)大,但有待進(jìn)一步研究和提高,為我國航天事業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量的提高作出更大貢獻(xiàn)。