Vòng đệm lõi kim loại trong bộ gia nhiệt PFA-nơi bộ phận gia nhiệt bên trong thoát ra khỏi vỏ bọc PFA-là con đường phổ biến nhất khiến hơi ẩm xâm nhập và cuối cùng là sự cố chạm đất. Việc xác minh tính toàn vẹn của vòng bịt ở nhiệt độ phòng là không đủ vì sự giãn nở nhiệt ở nhiệt độ vận hành có thể mở ra những khoảng trống cực nhỏ. Tính năng phát hiện rò rỉ khí heli ở 80 độ (nhiệt độ vận hành điển hình) cung cấp phép thử định lượng, không{5}}phá hủy tính toàn vẹn của vòng đệm. Phương pháp: sơ tán không gian hình khuyên giữa vỏ PFA và lõi kim loại (hoặc chính lõi nếu rỗng), sau đó phun khí heli xung quanh vòng bịt trong khi theo dõi máy quang phổ khối. Tỷ lệ rò rỉ có thể chấp nhận được đối với lò sưởi mới là<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar·L/s) dự đoán hư hỏng sớm. Thử nghiệm ở nhiệt độ cho thấy các khuyết tật chỉ mở ra khi các bộ phận của lò sưởi giãn nở khác nhau.
Tại sao phải kiểm tra ở 80 độ (Không phải nhiệt độ phòng)
PFA (CTE 110–120 ppm/độ) và lõi kim loại (CTE 14–17 ppm/độ) giãn nở với tốc độ rất khác nhau. Ở góc 80 độ, giao diện phốt dài 20 mm có độ giãn nở vi sai ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Chuyển động tương đối 0,1 mm này có thể mở ra một khe hở cực nhỏ được đóng lại ở nhiệt độ phòng. Con dấu vượt qua bài kiểm tra rò rỉ ở nhiệt độ phòng có thể bị hỏng ở 80 độ. Thử nghiệm ở 80 độ mô phỏng điều kiện hoạt động thực tế.
Phương pháp: Đặt máy sưởi vào lò nướng ở nhiệt độ 80 độ trong 1 giờ trước khi thử nghiệm. Ngoài ra, hãy vận hành bộ sưởi ở công suất thấp (10% công suất định mức) để tự làm nóng-đến 80 độ trong khi khu vực bịt kín được làm mát (để tránh làm kín quá nhiệt). PFA gần con dấu không được vượt quá 100 độ trong quá trình thử nghiệm.
Quy trình kiểm tra rò rỉ khí Heli
Thiết bị cần thiết:
Máy dò rò rỉ khối phổ kế helium (ví dụ: Pfeiffer, Agilent)
Bơm chân không có khả năng<10⁻³ mbar
Súng phun khí heli có đầu phun nhỏ
Lò nướng hoặc nguồn sưởi ấm đến 80 độ
Từng bước-từng-:
Bịt kín quyền truy cập cốt lõi: Nếu lõi kim loại rỗng (điển hình cho máy sưởi dạng ống), hãy bịt kín một đầu bằng khớp nối chân không. Nếu lõi là rắn, khoảng cách hình khuyên giữa lõi và PFA phải được tiếp cận thông qua một cổng ở phần lạnh.
Sơ tán: Kết nối thiết bị phát hiện rò rỉ với phần lõi bên trong hoặc khe hở hình khuyên. Sơ tán đến<10⁻² mbar.
Đun nóng đến 80 độ: Đặt lò sưởi vào lò nướng (không khí) hoặc sưởi ấm bằng băng nhiệt quấn quanh phần lạnh. Duy trì 80 độ trong 30 phút.
phun khí heli: Sử dụng súng phun, phun trực tiếp khí heli vào bề mặt tiếp xúc phốt (nơi PFA gặp lõi kim loại hoặc nơi lõi thoát ra khỏi PFA). Đồng thời phun vào mối hàn nắp cuối (nếu có) và các mối nối khác.
Giám sát tốc độ rò rỉ: Máy khối phổ hiển thị tốc độ rò rỉ tính bằng mbar·L/s. Sự tăng đột biến cho thấy có rò rỉ tại vị trí phun.
Tiêu chí chấp nhận cho máy sưởi mới:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ đến 1 × 10⁻⁵ – Được chấp nhận cho mục đích sử dụng công nghiệp thông thường.
1 × 10⁻⁵ đến 1 × 10⁻⁴ – Biên; có thể bị hỏng sớm trong dịch vụ ẩm ướt.
1 × 10⁻⁴ – Từ chối; rò rỉ có thể nhìn thấy hoặc tổng thể.
Giải thích kết quả
| Tỷ lệ rò rỉ ở 80 độ (mbar·L/s) | Đường kính lỗ tương đương (µm) | Tuổi thọ sử dụng dự kiến (năm, 80% RH) | Hoạt động |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | Chấp nhận, chất lượng tốt nhất |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | Chấp nhận tiêu chuẩn |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | Chỉ chấp nhận cho môi trường khô ráo |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | Cận biên – từ chối vì quan trọng |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | Từ chối – sẽ thất bại sớm |
Các vị trí rò rỉ phổ biến trong máy sưởi PFA
| Vị trí | Nguyên nhân rò rỉ | Phương pháp phát hiện |
|---|---|---|
| Điểm thoát lõi (đầu lạnh) | Độ bám dính kém giữa PFA và kim loại | Phun He ở gốc lõi |
| Mối hàn nắp cuối PFA | Sự hợp nhất không hoàn chỉnh | Xịt He xung quanh chu vi nắp |
| Khớp nối mặt bích đúc | Khoảng cách co ngót từ khuôn | Phun He ở mặt bích-đến-chuyển tiếp vỏ bọc |
| Giếng nhiệt (nếu có) | Đáy mỏng bị nứt | Xịt He vào khe hở giếng nhiệt |
| Lắp nén | Ferrule không ngồi | Xịt He vào các ren vừa vặn |
Ví dụ trường
Một nhà sản xuất chất bán dẫn yêu cầu kiểm tra rò rỉ khí heli ở 80 độ đối với tất cả các bộ gia nhiệt PFA sắp tới. Một lô 20 máy sưởi đã vượt qua thử nghiệm ở nhiệt độ phòng (<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.
Kết luận: Kiểm tra ở 80 độ, Không phải nhiệt độ phòng
Xác minh tính toàn vẹn của vòng đệm lõi kim loại của bộ gia nhiệt PFA bằng cách sử dụng tính năng phát hiện rò rỉ khí heli ở 80 độ để phát hiện các khuyết tật không nhìn thấy được ở nhiệt độ phòng do sự giãn nở nhiệt khác nhau của PFA và kim loại. Tỷ lệ rò rỉ<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 dự đoán hỏng hóc sớm (1–3 năm). Đối với bất kỳ ứng dụng quan trọng nào (chất bán dẫn, dược phẩm, độ ẩm-cao), hãy chỉ định thử nghiệm rò rỉ khí heli ở 80 độ với sự chấp nhận<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.
