Рекомендуемое
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ ИСПЫТАНИЯ Qk
D1. Измеренная скорость утечки гелия ( ) выражается для данной температуры через условия испытания и эквивалентную стандартную скорость утечки ( ) уравнением
, (2)
где - измеренная скорость утечки гелия, Па·см /с (бар·см /с);
- эквивалентная стандартная скорость утечки, Па·см /с (бар·см /с);
- абсолютное давление опрессовки, Па (бар);
- атмосферное давление, Па (бар);
- внутренний объем образца, см ;
- удельная масса воздуха 1,29 г/л;
- удельная масса гелия 0,18 г/л;
- время опрессовки, с;
- время аэрации между снятием давления и окончанием обнаружения утечки, с;
- требуемая степень жесткости, с ( =1 бар),
Примечания:
1. Это уравнение можно упростить, если принять во внимание, что атмосферное давление почти равно 10 Па (1 бар).
2. Влиянием температуры можно пренебречь в обычном диапазоне температур испытания (+15, +30 °С).
3. Уравнение может быть сокращено, а именно:
или (3)
для степеней жесткости, больших или равных 60 ч (2·10 с).
D2. Номограмма, приведенная на рис.4, позволяет определить , или для указанных значений других параметров. Она получена по сокращенной формуле, приведенной выше. Следовательно, ее применимость ограничена степенями жесткости, равными или превышающими 60 ч.
Номограмма для определения параметров испытания
Пример: =4 и =30, отсюда точка на (линия 1), и =5·10 , отсюда точка на (линия 2), и =1,0, отсюда =1,26·10 (линия 3).
Примечание. Значения , приведенные в табл.4, округлены. Это следует учитывать при пользовании номограммой для определения параметров испытания. Обычно достаточно принять ближайшее к указанному на номограмме стандартизованное значение
Рис.4
Примеры применения
а) Определение для данных значений , , и
Провести прямую линию через точки с данными значениями и . Ее пересечение с осевой линией дает точку. Точно также пересечение прямой линии через полученную точку и точку с данным значением дает точку на осевой линии .
Прямая линия, проведенная через и точку на , дает искомое значение на шкале .
б) Определение для данных значений , , и
Провести прямую линию через точки с данными значениями и . Отметить ее пересечение с осевой линией . Точно также прямая линия через и дает точку на осевой линии . Прямая линия, проведенная через эти две точки, пересекает линию в точке с искомым значением.
в) Определение для данных значений , , и
Провести прямую линию через точки с данными значениями и . Ее пересечение с осевой линией дает точку. Точно также прямая линия, проведенная через полученную точку и точку с данным значением , дает точку на линии . Прямая линия, проведенная через и точку на , дает точку с искомым значением на шкале .
В настоящем виде эту номограмму можно использовать в области значений, приведенных в табл.4.
Замечание относительно построения номограммы
Математическое построение этой номограммы связывает
|
и |
|||
|
и |
|||
|
и |
Из этого следует, что прямые линии можно проводить только между связанными параметрами.
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Рекомендуемое
РУКОВОДСТВО ПО ИСПЫТАНИЮ Qk
E1. В настоящем стандарте процесс утечки рассматривают как молекулярный поток газа через течь.
Принято, что влиянием температуры можно пренебречь в обычном диапазоне температур испытания.
Е2. Объем вакуумной камеры, применяемой для измерения скорости утечки, должен быть, по возможности, минимальным, т.к. объем этой камеры оказывает неблагоприятное влияние на чувствительность.
Е3. Если во время выдержки применяют технологию продува гелием (см. п.6.4.5), то необходимо следить за тем, чтобы вход и выход не были расположены друг против друга, в противном случае эффективность продува будет значительно ниже. Рекомендуется, чтобы скорость газа была низкой во время продува, а общий объем гелия превышал объем камеры в 5-10 раз.
Е4. Во всех случаях обнаружение малых утечек следует дополнять испытанием на обнаружение больших утечек, при этом должна быть полная уверенность в том, что чувствительности обоих применяемых методов в достаточной степени перекрывают друг друга. Испытание на обнаружение больших утечек необходимо, т.к. при достаточно большой утечке парциальное давление гелия может упасть настолько значительно в период восстановления, что на детектор утечки не поступит никакого сигнала.
Е5. Для правильной интерпретации показаний детектора утечки может потребоваться технический опыт, особенно если значения уменьшаются. Это может означать либо наличие большой утечки, либо недостаточную длительность периода восстановления. Часто бывает трудно отличить одно от другого. Для преодоления этой трудности предлагается провести сравнение изменяющегося во времени сигнала с сигналом, полученным на макете образца, например, монолитном блоке из того же материала.
Е6. Может также случиться, что неизбежный разброс в группе изделий (например, количество пузырьков в стеклянном спае, различия в качестве лака или краски, газоудерживающая способность керамики и т.д.) приведет к различному количеству абсорбированного или адсорбированного гелия. В таких случаях определение действительных утечек может быть проведено при помощи метода гелиевого щупа или специального испытания на влажное тепло с поляризацией. Другой подход заключается в тщательном исследовании кривых скорости утечки в зависимости от времени: адсорбированный гелий дает кривые с резким спадом, тогда как постоянная времени экспоненты и значения скорости утечки будут обычно сравнительно больше у образцов с действительной утечкой. В этом случае образцы следует наблюдать дольше, чем указано в п.6.4.7. При этом может быть применено уравнение в сокращенном виде, приведенное в приложении D, п.D1, при условии, что временем наблюдения можно пренебречь по сравнению с постоянной времени .
Е7. В период опрессовки парциальное давление гелия в полости выражают формулой
, (2)
где .
Если парциальное давление гелия изменяется одинаковым образом у изделий, имеющих разные внутренние объемы, это означает, что их постоянные времени заполнения идентичны. Поэтому степень жесткости испытания предпочтительно выражать через постоянную времени заполнения, чтобы не зависеть от объема внутренней полости образца и иметь возможность проводить эффективное сравнение качества герметизации различных образцов, предназначенных для эксплуатации в одинаковых условиях применения.
Е8. Выбор подходящей степени жесткости
Е8.1. В этом стандарте степени жесткости определяются постоянной времени , которая соответствует изменению по экспоненциальному закону концентрации гелия во внутренней полости испытуемого изделия в случае наличия утечки. Постоянная времени предпочитается эквивалентной стандартной скорости утечки ( ), т.к. она зависит от последней и от объема внутренней полости ( ). Даже если эта постоянная времени не полностью равна времени заполнения (см. п.Е8.2), два изделия совершенно разных объемов, вероятно, будут иметь одинаковый предполагаемый срок службы с точки зрения герметичности, если они пройдут испытание с одинаковой степенью жесткости. И, наоборот, предполагаемый срок службы изделия, прошедшего испытание со степенью жесткости 600 ч, будет значительно больше, чем у изделия, отвечающего требованиям испытания со степенью жесткости 60 ч, независимо от объемов внутренних полостей и давления или длительности опрессовки. Тем не менее, следует заметить, что для изделий аналогичных объемов сравнение, основанное на эквивалентной стандартной скорости утечки ( ), остается в силе. Новое понятие было введено с учетом проблем, возникших в результате появления крупногабаритных герметизированных изделий, которые, кроме всего прочего, не могут выдерживать относительно высокие давления, обычно применяемые для герметизированных оболочек меньших габаритов.
Е8.2. При разработке соответствующей НТД требуемую степень жесткости следует выбирать, учитывая тот факт, что постоянные времени, приведенные в табл.4, приблизительны и получены теоретическим путем. Время, необходимое в нормальных условиях применения для заполнения полости реального изделия, всегда значительно больше. Это объясняется тем, что все расчеты проводились на основе предположения, что путь утечки имеет геометрически правильную форму, поток гелия следует законам молекулярного течения, а гелий - идеальный газ, и т.п. В таком случае скорость утечки прямо пропорциональна корню квадратному из значения абсолютной температуры и обратно пропорциональна корню квадратному из значения молекулярной массы газа. Предполагается также, что течение различных газов, входящих в состав газовой смеси, происходит независимо друг от друга.
Е8.3. Разработчики соответствующей НТД должны выбирать степень жесткости с учетом предполагаемых условий применения. Степень жесткости 6 ч предназначается, главным образом, для элементов небольших объемов, которые находят применение для широкого потребления. Степени жесткости 60 и 600 ч обычно целесообразны для испытаний элементов большого объема, которые также находят применение для широкого потребления, или для испытаний небольших образцов промышленного и профессионального назначения. Степень жесткости 1000 ч обычно предназначается для испытания изделий, условия применения которых требуют высокой степени герметичности.
Е8.4. Инженер, проводящий испытание, может выбирать давление опрессовки в зависимости от механического сопротивления испытуемого изделия давлению. Следует принимать особые меры предосторожности при испытании крупных изделий плоской формы. Длительность опрессовки выбирают в соответствии со степенью жесткости, указанной в соответствующей НТД, а давление опрессовки выбирается инженером-испытателем.
При выборе параметров испытания инженер-испытатель должен учитывать возможность закрытия существующих путей утечки и образования новых путей утечки вследствие воздействия физических нагрузок на изделие.
Е9. Испытание методом 3 можно применять только к изделиям, способным выдерживать довольно высокий вакуум без чрезмерной дегазации.
Е10. Альтернатива а (метод чехла) более подходит для относительно больших образцов сложной конфигурации. Он более производителен, чем метод струи, но не позволяет локализовать течь, следовательно не подходит для образцов, подлежащих ремонту. Образцы, поддающиеся ремонту, нужно подвергнуть испытанию методом струи.
При альтернативе а возможна ошибка измерения из-за недостаточной плотности присоединения образца к измерительной камере, когда течи в местах соединений больше тех, которые требуется измерить на образце, поэтому без воспроизводимости результатов метод неприемлем.
Е11. При испытании нескольких образцов небольших размеров удобно применять наклонную плоскость с несколькими насадками, соответствующими конфигурациям образца, изолированными от вакуумной камеры посредством клапанов. Таким образом можно сначала откачать всю камеру, а потом подсоединить к масс-спектрометру требуемый образец, открывая соответствующий клапан.
Е12. Время запаздывания сигнала на масс-спектрометре зависит от нескольких факторов (конфигурации канала и вакуум-провода, типа оборудования, расстояния от течи до детектора, размера течей и т.п.). Чтобы проверить калибровку, следует использовать эталонную утечку. Величина этой утечки должна быть соизмерима с величиной допустимой измеряемой утечки. Расстояние до нее должно быть не больше, чем до образца. В случае применения метода струи нужно обеспечить, чтобы запаздывание не превышало нескольких минут (самое большое 5 мин), т.к. в противном случае попытка локализации течи может быть не достигнута.
В случае проведения испытания методом чехла запаздывание должно быть таким, чтобы измерение можно было сделать после проникновения гелия.
Е13. При альтернативе b обдув всегда следует проводить от самых высоких частей образца к более низким, принимая меры предосторожности, чтобы свести до минимума погрешности от расположения течей (т.е. абсорбция гелия течью, расположенной выше зоны, проверенной струей).
Примечание. Нет необходимости выдерживать образец в высоком вакууме, если последний постоянен и отвечает соответствующей передаточной функции масс-спектрометра: количество гелия, проходящего через течь, практически одно и то же, будь то давление 10 Па (10 или 10 бар).
Е14. Метод струи дает возможность достоверной локализации течей. При помощи соответствующего устройства возможно различить течи, расположенные на расстоянии 5 мм. Очевидно, правильность обнаружения течей зависит от диаметра сопла и от давления гелия (достаточно высокого, чтобы обеспечить нормальную очистку течей, но и достаточно низкого для локализации.
Е15. Так как значение измеренной скорости утечки зависит от концентрации гелия в месте течи, метод 3 не совсем пригоден для правильной количественной оценки скорости утечки; он полезнее для качественных и исследовательских целей.
ПРИЛОЖЕНИЕ F
Рекомендуемое
РУКОВОДСТВО К ИСПЫТАНИЮ Ql
F1. Это испытание не рекомендуется проводить для сплошного контроля по следующим соображениям:
