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
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.
- 01Гелий в камере / чехле
- 02Дефекты изделия
- 03Вакуум внутри изделия
- 04Суммарный сигнал
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.
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
- Определить контролируемую границу: всё изделие, отдельная полость или сварной узел. Согласовать допустимый вакуум, давление снаружи и норму герметичности.
- Очистить и просушить изделие и камеру, собрать герметичные присоединения; при жёсткой камере исключить контакт изделия с её внутренней поверхностью.
- 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.
- Подключить течеискатель, отключить вспомогательную откачку и зафиксировать фон; подтвердить чувствительность схемы контрольной течью на удалённом участке изделия.
- 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.
- Выдержать под воздействием гелия с учётом вакуумируемого объёма, зарегистрировать сигнал и оценить его относительно браковочного порога.
- Проверить чувствительность после испытания; удалить гелий за пределы рабочего помещения или в систему сбора, безопасно выровнять давление.
Режимы и контрольные параметры
| Параметр | Условие |
|---|---|
| Вакуумируемый объём | Внутренняя полость изделия |
| Пробный газ | В окружающей камере / чехле |
| Измеряемая полость | Остаточное давление ≤ 10 Па |
| Чехол | Давление 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.
| Параметр | Условие |
|---|---|
| До 0,1 м³ | Не менее 5 мин |
| От 0,1 до 0,5 м³ | Не менее 10 мин |
| Свыше 0,5 до 1,5 м³ | Не менее 15 мин |
| Свыше 1,5 до 3,5 м³ | Не менее 20 мин |
| Свыше 3,5 м³ | Не 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.
| Параметр | Требование или пояснение |
|---|---|
| Откачиваемая полость | Остаточное давление 7–8 Па в схеме п. 5.2.2 |
| Порог камерного способа | Не более 6,7 × 10⁻¹⁰ Па·м³/с |
| Выдержка по объёму | 5, 10, 15, 20 или 40 мин — по соответствующему диапазону откачиваемого объёма |
| Количественная оценка | По 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.
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.