مهر و موم هسته فلزی در یک بخاری PFA-جایی که عنصر گرمایش داخلی از غلاف PFA خارج میشود-شایعترین مسیر برای ورود رطوبت و خطای زمین نهایی است. بررسی یکپارچگی مهر و موم در دمای اتاق کافی نیست زیرا انبساط حرارتی در دمای عملیاتی می تواند شکاف های میکروسکوپی را باز کند. تشخیص نشت هلیوم در 80 درجه (دمای عملیاتی معمولی) یک آزمایش کمی-غیر مخرب از یکپارچگی مهر و موم ارائه می دهد. روش: فضای حلقوی بین غلاف PFA و هسته فلزی (یا خود هسته اگر توخالی باشد) را تخلیه کنید، سپس هلیوم را در اطراف مهر و موم اسپری کنید و در حین نظارت یک طیف سنج جرمی. میزان نشتی قابل قبول برای یک بخاری جدید است<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1×10-5 mbar·L/s) شکست اولیه را پیشبینی میکند. آزمایش در دما عیوب را نشان می دهد که تنها زمانی باز می شوند که اجزای بخاری به طور متفاوت منبسط شوند.
چرا تست در 80 درجه (نه دمای اتاق)
PFA (CTE 110-120 ppm/درجه) و هسته فلزی (CTE 14-17 ppm/درجه) با سرعت های بسیار متفاوتی منبسط می شوند. در 80 درجه، یک رابط مهر و موم به طول 20 میلیمتر انبساط دیفرانسیل ΔL=(_PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × mm را تجربه میکند. این حرکت نسبی 0.1 میلی متری می تواند یک شکاف میکروسکوپی را باز کند که در دمای اتاق بسته می شود. آب بندی که تست نشت دمای اتاق را پشت سر بگذارد ممکن است در دمای 80 درجه شکست بخورد. آزمایش در 80 درجه شرایط عملیاتی واقعی را شبیه سازی می کند.
طرز تهیه: قبل از تست، بخاری را به مدت 1 ساعت در فر 80 درجه قرار دهید. همچنین، بخاری را با توان کم (10% امتیاز) کار کنید تا در زمانی که ناحیه آب بندی خنک است (برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آب بندی) تا 80 درجه گرم شود. PFA نزدیک مهر و موم نباید در طول آزمایش از 100 درجه تجاوز کند.
روش تست نشت هلیوم
تجهیزات مورد نیاز:
تشخیص نشت اسپکترومتر جرمی هلیوم (به عنوان مثال، Pfeiffer، Agilent)
پمپ خلاء با قابلیت<10⁻³ mbar
تفنگ اسپری هلیوم با نازل ظریف
فر یا منبع حرارت تا 80 درجه
مرحله به مرحله--:
دسترسی هسته را مهر و موم کنید: اگر هسته فلزی توخالی است (معمولی برای بخاری های لوله ای)، یک طرف آن را با اتصالات خلاء ببندید. اگر هسته جامد است، شکاف حلقوی بین هسته و PFA باید از طریق یک پورت در بخش سرد قابل دسترسی باشد.
تخلیه: نشت یاب را به قسمت داخلی هسته یا شکاف حلقوی وصل کنید. تخلیه به<10⁻² mbar.
تا 80 درجه حرارت دهید: بخاری را در اجاق (هوا) قرار دهید یا با یک نوار حرارتی که دور قسمت سرد پیچیده شده گرم کنید. 80 درجه را به مدت 30 دقیقه نگه دارید.
هلیوم اسپری کنید: با استفاده از تفنگ اسپری، هلیوم را در رابط مهر و موم (جایی که PFA با هسته فلزی ملاقات می کند یا جایی که هسته از PFA خارج می شود) هدایت کنید. همچنین جوش کلاهک انتهایی (در صورت وجود) و سایر اتصالات را اسپری کنید.
نظارت بر میزان نشت: طیف سنج جرمی نرخ نشت را بر حسب mbar·L/s نمایش می دهد. یک سنبله نشان دهنده نشتی در محل اسپری شده است.
معیارهای پذیرش بخاری جدید:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10-6 تا 1 × 10-5 - قابل قبول برای استفاده عمومی صنعتی.
1 × 10-5 تا 1 × 10-4 - حاشیه ای؛ ممکن است در اوایل سرویس مرطوب شکست بخورد.
1 × 10-4 - رد کردن؛ نشتی قابل مشاهده یا شدید
تفسیر نتایج
| نرخ نشت در 80 درجه (mbar·L/s) | قطر سوراخ معادل (μm) | عمر مورد انتظار (سال، 80% RH) | اقدام |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | قبول با بهترین کیفیت |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | استاندارد را قبول کنید |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | فقط برای محیط خشک قبول کنید |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | حاشیه ای - رد برای انتقادی |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | رد - زود شکست خواهد خورد |
مکان های رایج نشتی در بخاری های PFA
| مکان | علت نشتی | روش تشخیص |
|---|---|---|
| نقطه خروجی اصلی (انتهای سرد) | چسبندگی ضعیف بین PFA و فلز | او را در پایه هسته اسپری کنید |
| جوش کلاهک انتهایی PFA | همجوشی ناقص | او را در اطراف محیط کلاهک اسپری کنید |
| اتصال فلنجی قالبی | شکاف انقباض از قالب گیری | او را در انتقال فلنج-به-غلاف اسپری کنید |
| چاه ترموول (در صورت وجود) | ته نازک ترک خورد | او را در دهانه ترموول اسپری کنید |
| اتصالات فشرده سازی | فرول ننشسته | او را روی نخ های مناسب اسپری کنید |
مثال میدانی
یک سازنده نیمه هادی برای همه بخاری های PFA ورودی نیاز به آزمایش نشت هلیوم در 80 درجه داشت. دسته ای از 20 بخاری تست دمای اتاق را پشت سر گذاشتند (<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.
نتیجه گیری: تست در دمای 80 درجه، نه دمای اتاق
بررسی یکپارچگی مهر و موم هسته فلزی بخاری PFA با استفاده از تشخیص نشت هلیوم در 80 درجه، نقص هایی را نشان می دهد که در دمای اتاق به دلیل انبساط حرارتی تفاضلی PFA و فلز قابل مشاهده نیستند. نرخ نشتی<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 شکست زودرس (1 تا 3 سال) را پیش بینی می کند. برای هر کاربرد مهم (نیمه هادی، دارویی، رطوبت بالا)، تست نشت هلیوم را در 80 درجه با پذیرش مشخص کنید.<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.
