Испытания на герметичность способом гелиевой камеры

Контроль суммарного натекания в вакуумируемое изделие, окружённое гелием. Пробный газ находится снаружи изделия — в жёсткой камере или газонепроницаемом чехле, а течеискатель подключён к внутренней полости.

Гелиевые методы · ГОСТ Р 50.05.01–2018

Цилиндрическая камера на сборочном участке. Иллюстрация конструкции; назначение испытательной камеры задаётся схемой контроля.
Цилиндрическая камера на сборочном участке. Иллюстрация конструкции; назначение испытательной камеры задаётся схемой контроля.

Как работает метод

Гелий одновременно воздействует на охваченную оболочкой поверхность. При наличии сквозных дефектов газ поступает внутрь изделия и регистрируется анализатором. Результат характеризует суммарную негерметичность проверенной границы; для указания конкретного дефекта обычно нужен последующий локальный поиск обдувом.

  1. 01Гелий в камере / чехле
  2. 02Дефекты изделия
  3. 03Вакуум внутри изделия
  4. 04Суммарный сигнал
Гелий снаружиВакуум внутриИзделиеДефектТечеискательСигнал He

Принципиальная схема направления пробного газа. Клапаны, защитные устройства и полная обвязка определяются рабочей схемой стенда.

Для каких изделий подходит

Корпуса вакуумных приборов, камеры, трубные сборки и крупногабаритные изделия, которые допускают вакуумирование. Чехол удобен для большого объекта или отдельной зоны; герметичность его стыков и полноту охвата поверхности необходимо обеспечить.

Локальный гелиевый чехол вокруг соединения труб
Локальная герметичная оболочка вокруг соединения позволяет ограничить участок воздействия пробного газа. Пример оснастки из практикума CERN Accelerator School по поиску течей, 2017. Источник, стр. 48.

Техническое решение и состав стенда

Жёсткая гелиевая камера или газонепроницаемый чехол, система подачи и удаления гелия, течеискатель, вспомогательная откачка, вакуумметры, контрольная течь и технологические вводы. Материал чехла и уплотнения выбирают с учётом газа и поверхности изделия.

Подготовка изделия и технологической карты

До контроля определяют материал и геометрию изделия, доступные поверхности, рабочее давление, норму или класс герметичности. В технологической карте фиксируют схему, средства контроля, подготовку, условия, порядок операций и браковочные признаки. Приложение И ГОСТа задаёт состав ТКК; страницы сайта помогают выбрать решение, но не заменяют карту конкретного изделия.

Поверхность и каналы возможных дефектов очищают и осушают: оставшаяся вода или растворитель могут временно блокировать течь. Проверяют собственную герметичность оснастки и подтверждают достижимую чувствительность всей схемы.

Порядок выполнения испытания

  1. Определить контролируемую границу: всё изделие, отдельная полость или сварной узел. Согласовать допустимый вакуум, давление снаружи и норму герметичности.
  2. Очистить и просушить изделие и камеру, собрать герметичные присоединения; при жёсткой камере исключить контакт изделия с её внутренней поверхностью.
  3. Откачать измеряемую внутреннюю полость до остаточного давления не более 10 Па. Полость, заполняемую гелием, в штатной камерной схеме предварительно откачать до не более 1000 Па.
  4. Подключить течеискатель, отключить вспомогательную откачку и зафиксировать фон; подтвердить чувствительность схемы контрольной течью на удалённом участке изделия.
  5. Подать гелий или воздушно-гелиевую смесь в окружающую камеру до заданного давления. Для чехла давление не должно превышать атмосферное; заполнение и состав среды задают в ТКК.
  6. Выдержать под воздействием гелия с учётом вакуумируемого объёма, зарегистрировать сигнал и оценить его относительно браковочного порога.
  7. Проверить чувствительность после испытания; удалить гелий за пределы рабочего помещения или в систему сбора, безопасно выровнять давление.

Режимы и контрольные параметры

ПараметрУсловие
Вакуумируемый объёмВнутренняя полость изделия
Пробный газВ окружающей камере / чехле
Измеряемая полостьОстаточное давление ≤ 10 Па
ЧехолДавление не выше атмосферного
Порог способа≤ 5 × 10⁻¹⁰ м³·Па/с по п. 7.2.2.2

Это условия указанного способа в ГОСТе. Испытательное давление, состав среды, браковочный порог и допустимость нагружения устанавливают по документации изделия; универсального режима для всех конструкций нет.

Минимальная выдержка по вакуумируемому объёму

По п. 7.2.3.6 учитывают именно откачиваемый объём: для гелиевой камеры — полость изделия, для вакуумной камеры — окружающее измеряемое пространство. Для термовакуумного способа эта выдержка относится к этапу после подачи гелия.

ПараметрУсловие
До 0,1 м³Не менее 5 мин
От 0,1 до 0,5 м³Не менее 10 мин
Свыше 0,5 до 1,5 м³Не менее 15 мин
Свыше 1,5 до 3,5 м³Не менее 20 мин
Свыше 3,5 м³Не менее 40 мин

Проверка чувствительности и оценка сигнала

По п. 7.2.2 чувствительность течеискателя проверяют в начале смены по руководству прибора. Чувствительность способа подтверждают до и после испытания изделия, партии однотипных изделий или соответствующего имитатора. Контрольная течь, место её подключения, фон и время отклика входят в оценку системы. Если заключительная проверка не подтверждает требуемый порог, изделие или партия подлежит повторному контролю.

Порог обнаружения, браковочный порог и допустимая утечка изделия — разные величины. Гелиевый поток оценивают при известной концентрации и перепаде давления; сопоставление с нормой по воздуху требует предусмотренного методикой пересчёта. 1 мбар·л/с = 0,1 Па·м³/с.

Что может исказить результат

Неполное заполнение чехла, негерметичные вводы и необследованные ответвления уменьшают охват. Эластомеры могут давать вклад проницаемости и сорбции; условия выдержки и характер сигнала нужно учитывать в методике. Изделие, не рассчитанное на вакуум, требует другой схемы. Камерный суммарный результат нельзя представлять как координаты отдельных течей.

Пример технической реализации

Крупный вакуумный корпус можно окружить газонепроницаемым чехлом, выделив вводы для гелия и контроль состава среды. Анализатор подключают к изделию. Для проверки одного сварного узла применяют локальную гелиевую камеру с уплотнением по геометрии узла. После положительной индикации чехол снимают и локализуют дефект обдувом.

Что фиксируют в результате

Суммарная индикация по охваченной поверхности, объём откачки, параметры гелиевой среды, выдержка, фон и чувствительность. В протоколе явно указывают границы зоны контроля.

Идентифицируют изделие и проверенные участки, указывают применённую документацию, оборудование и его метрологическое состояние, фактические условия и результаты. Заключение (протокол) оформляют по согласованным требованиям; для объектов атомной энергетики дополнительно учитывают установленный порядок учётной и отчётной документации.

Организация работ и безопасность

Программа определяет допустимое давление, вакуум, температуру и испытательную среду. Используют подходящие заглушки, защитную оснастку, блокировки и плавное изменение давления; нагруженное соединение не подтягивают во время испытания. Требования к персоналу, аттестации оборудования, поверке средств измерений и организации рабочего места учитывают по разделам 6, 10, 11 и приложению К.

Применение ОСТ 5.0170–81

Ниже приведены условия отраслевого стандарта для металлических конструкций. Предыдущие разделы этой страницы описывают ГОСТ Р 50.05.01–2018. Нормативный документ и редакцию выбирают до испытания; отдельные режимы двух документов не объединяют произвольно.

В варианте гелиевой камеры пробный газ окружает изделие, а измеряемая полость внутри изделия вакуумируется. ОСТ допускает камеру или чехол и предусматривает проверку чувствительности именно всей собранной схемы. Изделие, камера, уплотнения и измерительная магистраль должны быть подготовлены так, чтобы фоновое натекание не маскировало нормируемую течь.

ПараметрТребование или пояснение
Откачиваемая полостьОстаточное давление 7–8 Па в схеме п. 5.2.2
Порог камерного способаНе более 6,7 × 10⁻¹⁰ Па·м³/с
Выдержка по объёму5, 10, 15, 20 или 40 мин — по соответствующему диапазону откачиваемого объёма
Количественная оценкаПо предусмотренному приложением 6 расчёту и условиям испытания

Реализация и достоверность результата

Для сварной вакуумной ёмкости камера изолирует наружную поверхность от воздуха, а течеискатель подключают к внутренней полости. Контрольную течь располагают так, чтобы проверка включала транспорт газа через рабочую магистраль. Указывают концентрацию гелия, перепад давления, фон и фактическую выдержку. Отрицательный результат имеет смысл только при подтверждённой чувствительности системы.

Подготовка и проверка чувствительности по ОСТ

Газовый контроль проводят до защитного покрытия, после очистки и осушки. По п. 5.1.10 хранение осушенного изделия до контроля ограничено одними сутками; исключают конденсацию и загрязнение, относительная влажность — не более 60 %. Режим нагрева для осушки выбирают по классу системы и допустимости для материала. Исключение из термоосушки возможно только при выполнении условий п. 4.1.3, а не по одному внешнему виду поверхности.

Порог прибора проверяют в начале каждой смены по приложению 4. Порог способа после изделия или партии подтверждают по приложению 5; при ухудшении чувствительности требуется повторный контроль. Значения в милливольтах, приведённые для исторических приборов, не являются универсальной шкалой современного течеискателя. Контрольная течь и расчёт должны подтверждать результат в согласованных единицах потока.

Что дополнительно включить в протокол

Указывают пункт ОСТ, класс системы, фактический режим, охваченные поверхности и ограничения доступа. Фиксируют состояние изделия до и после испытания, подготовку, средства контроля, индикации и критерий оценки. После устранения дефекта повторяют предусмотренный приёмочный контроль; локальный поиск более грубым способом не заменяет подтверждение заданного класса системы.

Источник: предоставленная копия ОСТ 5.0170–81, 5.2.2; 5.2.1; приложения 5, 6. В копии имеются материалы изменения № 1. Применяемую редакцию и нормативную основу заказа фиксируют в программе испытаний.

Классы, выбор способа и программа испытаний по ОСТ →

Согласовать испытание вашего изделия

Для подбора схемы направьте чертёж или эскиз, материал, размеры и объём, рабочее давление, допустимые вакуум и температуру, норму герметичности, количество изделий и требуемый документ по результатам. Возможность выполнения, состав оснастки, место проведения и сроки определяются после рассмотрения этих данных.

Связанные направления

Техническая основа: ГОСТ Р 50.05.01–2018, 7.2.3; 7.2.2; приложение В. Изложение подготовлено по предоставленному документу. Стандарт предназначен для контроля металла оборудования и трубопроводов объектов атомной энергетики; его применимость к конкретному заказу и требования к исполнителю определяются документацией и областью работ. Примеры и схемы поясняют метод; фотографии не служат протоколами испытаний.

Выбранное оборудование