基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試方法技術

本發明專利技術公開了一種基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試系統，主要包括檢漏收集室、氦氣分離膜窗口、真空泵、氦質譜檢漏儀和標定系統，檢漏收集室室壁上設置有氦氣分離膜窗口，該窗口與真空泵連通，氦質譜檢漏儀對氦氣分離膜窗口分離出來的氦氣量進行測試，給出壓力產品的總漏率測量值，標定系統向收集室中充入已知恒定流量示漏氣體氦氣的流量，檢漏儀通過流量反應值來標定最終狀態下壓力產品的總漏率；其中，本發明專利技術的測試方法提高了壓力產品總漏率測試的靈敏度，且對收集室的密封性要求較低，大大降低了壓力產品總漏率測試系統的建設成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于結構健康檢測領域,具體而言，本專利技術涉及一種新型壓力產品密封性能檢測方法，該檢測方法同時具有壓力產品總漏率測試的功能。
技術介紹
壓力產品是一種應用廣泛，需承受嚴苛的操作條件，比較容易發生事故的特殊設備，其密封性能是可靠性指標中的一個重要參數，微小的漏孔也可能造成巨大的損失。壓力產品發生泄漏可能會造成產品的損壞，不能完成既定的任務，甚至導致人員的傷亡。壓力產品的總漏率是壓力產品密封性能的直接表示形式，目前，國內外已經對壓力產品的總漏率測試進行了較多的研究工作，并且某些研究成果已經成功應用于工程實際中，主要的檢漏方法包括射線探傷、超聲波檢測、磁粉檢測、非真空累積氦質譜檢漏方法和真空累積氦質譜檢漏方法等，射線探傷工作強度大，且不適合總漏率測試；超聲波檢測和磁粉檢測靈敏度較低，不能檢測密封性能要求較高的壓力產品，且對于被檢件的材質具有選擇性；非真空累積氦質譜檢漏方法需要將壓力產品放在大氣環境的收集室中，先測量其初值，示漏氣體氦氣累積，在累積到一定量的時候，氦質譜檢漏儀進行測量，消耗的時間長，檢漏漏率度低；真空累積氦質譜檢漏方法需要有大型真空系統，系統不能使用非真空累積方法的收集室，且要配置大型分子泵、前級泵和低溫泵等，造價較為昂貴等，基于上述分析可知，現存的這些方法都具有一定的局限性，不能滿足壓力產品結構健康檢測的需求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服過去壓力產品總漏率測試方法的缺點，從而提出了一種基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試系統及測試方法。該測量系統和測試方法可在國內壓力產品密封性能測試中總漏率測試時進行應用，可以僅對目前的非真空累積法總漏率測試系統進行改造，在壓力產品放進檢漏收集室后，可直接對壓力產品泄漏出來的氦氣進行檢漏，從而大幅度提高測試效率。特別是本專利技術的測試方法中使用的氦氣分離膜具有氣體分離能力，能夠顯著提高壓力產品總漏率測試的靈敏度。為了實現上述目的，本專利技術采用了如下的技術解決方案：壓力產品總漏率測試系統，主要包括容納壓力產品的檢漏收集室、氦氣分離膜窗口、真空泵、氦質譜檢漏儀和標定系統，收集所容納的壓力產品泄漏出來的示漏氣體的檢漏收集室室壁上設置有氦氣分離膜窗口，氦氣分離膜窗口通過管路經真空泵閥門與真空泵連通，氦質譜檢漏儀經檢漏儀閥門對氦氣分離膜窗口分離出來的氦氣量進行測試，給出壓力產品的總漏率測量值，與檢漏收集室連通的標定系統由經標準計量過的流量計、穩壓室和壓力表組成，標定系統向收集室中充入已知恒定流量示漏氣體氦氣的流量，檢漏儀通過恒定流量示漏氣體流量反應值來標定最終狀態下壓力產品的總漏率；其中，氦氣分離膜窗口用于從收集室中收集示漏氣體氦氣，僅允許氦氣和氫氣通過，對氦氣起到富集作用。其中，氦氣分離膜窗口主要包括氦氣分離膜通道以及順次設置在通道內部的前防護網、前過濾網、氦氣分離膜、后過濾網、后防護網，前防護網用于保護前過濾網和氦氣分離膜；前過濾網用于過濾來自收集室的氣體，氦氣分離膜用于從大氣環境中分離示漏氣體氦氣；后過濾網用于過濾從真空抽氣系統泄漏到氦氣分離膜的氣體；后防護網用于保護氦氣分離膜面向測試室的通道，前防護網、前過濾網、后防護網、后過濾網共同為氦氣分離膜提供應力支撐。其中，氦氣分離膜窗口真空密封設置在收集室室壁上并通過真空接口與真空泵連通的管路連通。其中，真空泵用于為檢漏儀提供真空環境，分流一部分氦氣。其中，標定系統由經標準計量過的流量計、穩壓室和壓力表組成，穩壓室設置有壓力表，且穩壓室一側經過穩壓室閥門與氣源連接，另一側經過流量計閥門、流量計與收集室連通。其中，氦氣分離膜使氫氣和氦氣能輕易通過，但空氣中的二氧化碳、氧氣、氮氣、一氧化碳和甲烷卻無法通過。其中，氦氣分離膜由石英、氧化石墨烯的材料制成。一種利用上述系統進行壓力產品總漏率測試的方法，包括如下步驟：1)將壓力產品放入所述系統的收集室前，打開真空泵，使用真空泵對氦氣分離膜窗口和管道進行抽真空，保證氦氣分離膜分離器面向測試室的部分處于真空狀態，待檢漏儀和收集室之間形成穩定的示漏氣體流，測量收集室內部氦氣本底初值I0；2)將壓力產品放入收集室，密封收集室，混合收集室中的示漏氣體，待壓力產品泄漏處與檢漏儀之間形成穩定示漏氣體流，即檢漏儀反應值由上升變為穩定狀態，即測量壓力產品的總漏率的反應值終值I1；3)從氣源向穩壓室中送入一定量的氦氣，記錄穩壓室上壓力表的數值，通過流量計向收集室中流入穩定流量的氦氣，待檢漏儀與收集室中標定系統出口之間建立穩定的流量Q0，即檢漏儀從終值升高到穩定的樣值，記錄檢漏儀的反應值I2；4)通過公式(1)得到壓力產品的總漏率Q。本專利技術的基于氦氣分離膜方法的壓力產品總漏率測試方法的優點在于：1、本專利技術通過氦氣分離膜，將檢漏儀和收集室直接相連，提高了壓力產品總漏率測試的靈敏度。2、本專利技術僅僅需要檢漏收集室，對收集室的密封性要求較低，大大降低了壓力產品總漏率測試系統的建設成本。附圖說明圖1為本專利技術的基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試系統示意圖。圖2為本專利技術的系統中氦氣分離膜窗口的結構示意圖。圖3為本專利技術的系統中標定系統結構示意圖。其中，1收集室；2氦氣分離膜窗口；3檢漏儀閥門；4真空泵閥門；5真空泵；6氦質譜檢漏儀；7標定系統；8前防護網；9前過濾網；10氦氣分離膜；11后過濾網；12后防護網；13真空接口；14氦氣分離膜通道；15氣源；16穩壓室閥門；17穩壓室；18壓力表；19流量計閥門；20流量計。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試系統進行進一步說明，該說明僅僅是示例性的，并不旨在限制本專利技術的保護范圍。參見圖1，圖1顯示了本專利技術的壓力產品總漏率測試系統，該系統主要包括容納壓力產品的檢漏收集室1、氦氣分離膜窗口2、真空泵5、氦質譜檢漏儀6和標定系統7，收集所容納的壓力產品泄漏出來的示漏氣體的檢漏收集室1室壁上設置有氦氣分離膜窗口2，氦氣分離膜窗口2通過管路經真空泵閥門4與真空泵5連通，氦質譜檢漏儀6經檢漏儀閥門3對氦氣分離膜窗口分離出來的氦氣量進行測試，給出壓力產品的總漏率測量值，真空泵5經真空泵閥門4與氦質譜檢漏儀6連通并對其進行抽真空并分離一部分氦氣，與檢漏收集室1連通的標定系統7由經標準計量過的流量計20、穩壓室17和壓力表18組成，具體結構參見圖3，圖3顯示了本專利技術的測試系統中標定系統的詳細結構圖，其中，標定系統由經標準計量過的流量計20、穩壓室17和壓力表18組成，穩壓室17設置有壓力表18，且穩壓室17一側經過穩壓室閥門16與氣源15連接，另一側經過流量計閥門19、流量計20與收集室1連通。標定系統向收集室中充入已知恒定流量示漏氣體氦氣的流量，檢漏儀通過恒定流量示漏氣體流量反應值來標定最終狀態下壓力產品的總漏率；其中，氦氣分離膜窗口2用于從收集室中收集示漏氣體氦氣，僅允許氦氣和氫氣通過，對氦氣起到富集作用，但空氣中的二氧化碳、氧氣、氮氣、一氧化碳和甲烷卻無法通過。在本專利技術的一具體實施方式中，參見圖2，圖2顯示了本專利技術系統中的一種氦氣分離膜窗口結構，該窗口結構主要包括氦氣分離膜通道14以及順次設置在通道14內部的前防護網8、前過濾網9、氦氣分離膜10、后過濾網11、后防護網12，前防護網8用于保護前過濾網9和氦氣分離膜10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試系統，主要包括容納壓力產品的檢漏收集室、氦氣分離膜窗口、真空泵、氦質譜檢漏儀和標定系統，收集所容納的壓力產品泄漏出來的示漏氣體的檢漏收集室室壁上設置有氦氣分離膜窗口，氦氣分離膜窗口通過管路經真空泵閥門與真空泵連通，氦質譜檢漏儀經檢漏儀閥門對氦氣分離膜窗口分離出來的氦氣量進行測試，給出壓力產品的總漏率測量值，與檢漏收集室連通的標定系統由經標準計量過的流量計、穩壓室和壓力表組成，標定系統向收集室中充入已知恒定流量示漏氣體氦氣的流量，檢漏儀通過恒定流量示漏氣體流量反應值來標定最終狀態下壓力產品的總漏率；其中，氦氣分離膜窗口用于從收集室中收集示漏氣體氦氣，僅允許氦氣和氫氣通過，對氦氣起到富集作用。

【技術特征摘要】
1.基于氦氣分離膜的壓力產品總漏率測試系統，主要包括容納壓力產品的檢漏收集室、氦氣分離膜窗口、真空泵、氦質譜檢漏儀和標定系統，收集所容納的壓力產品泄漏出來的示漏氣體的檢漏收集室室壁上設置有氦氣分離膜窗口，氦氣分離膜窗口通過管路經真空泵閥門與真空泵連通，氦質譜檢漏儀經檢漏儀閥門對氦氣分離膜窗口分離出來的氦氣量進行測試，給出壓力產品的總漏率測量值，與檢漏收集室連通的標定系統由經標準計量過的流量計、穩壓室和壓力表組成，標定系統向收集室中充入已知恒定流量示漏氣體氦氣的流量，檢漏儀通過恒定流量示漏氣體流量反應值來標定最終狀態下壓力產品的總漏率；其中，氦氣分離膜窗口用于從收集室中收集示漏氣體氦氣，僅允許氦氣和氫氣通過，對氦氣起到富集作用。2.如權利要求1所述的測試系統，其中，氦氣分離膜窗口主要包括氦氣分離膜通道以及順次設置在通道內部的前防護網、前過濾網、氦氣分離膜、后過濾網、后防護網，前防護網用于保護前過濾網和氦氣分離膜；前過濾網用于過濾來自收集室的氣體，氦氣分離膜用于從大氣環境中分離示漏氣體氦氣；后過濾網用于過濾從真空抽氣系統泄漏到氦氣分離膜的氣體；后防護網用于保護氦氣分離膜面向測試室的通道，前防護網、前過濾網、后防護網、后過濾網共同為氦氣分離膜提供應力支撐。3.如權利要求1所述的測試系統，其中，氦氣分離膜窗口真空密封設置在收集室室壁上并通過真空接口與真空泵連通的管路連通。4.如權利要求1所述的測試系統，其中，真空泵用于為檢漏儀提供真空環境，分流一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任國華，孫立臣，孟冬輝，王勇，孫偉，邵容平，綦磊，趙月帥，李唯丹，李征，
申請(專利權)人：北京衛星環境工程研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11