Термовакуумный контроль герметичности
Специализированный гелиевый контроль нагретого изделия в вакууме. В способе по ГОСТ Р 50.05.01–2018 предусмотрены 380–400 °C и остаточное давление внутри и снаружи изделия не более 0,1 Па перед подачей гелия.
Гелиевые методы · ГОСТ Р 50.05.01–2018
Как работает метод
Нагрев и глубокое вакуумирование входят в испытательный режим. Затем гелий подают либо внутрь изделия, либо в окружающую камеру, а анализатор подключают к противоположной стороне границы. Схему выбирают по конструкции. Это конкретный способ высокотемпературного контроля, а не любое испытание после температурного цикла.
- 01Вакуум обеих полостей
- 02Нагрев 380–400 °C
- 03Подача гелия с одной стороны
- 04Регистрация с другой
Принципиальная схема направления пробного газа. Клапаны, защитные устройства и полная обвязка определяются рабочей схемой стенда. Показан вариант подачи гелия внутрь изделия.
Для каких изделий подходит
Металлические сварные оболочки и узлы, материалы, пайки, соединения и технологическая оснастка которых допускают заданный нагрев и вакуум. Для изделий с электроникой, полимерами или чувствительными уплотнениями применимость такого режима требуется подтвердить отдельно.
Техническое решение и состав стенда
Вакуумная камера с нагревателями или печью, насосная группа, вакуумметры для необходимого диапазона, датчики температуры изделия, термостойкие вводы и уплотнения, гелиевый течеискатель, контрольная течь, регистрация давления и температуры, блокировки.
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
- Проверить документацию на изделие и оснастку: допустимые 380–400 °C, вакуум и перепад давления; определить схему подачи гелия.
- Подготовить поверхность и полости, установить изделие в камеру и разместить датчики температуры на согласованных точках.
- Вакуумировать одновременно камеру и внутреннюю полость изделия до остаточного давления не более 0,1 Па.
- Нагреть изделие до 380–400 °C. Темп нагрева выбирать так, чтобы давление обеих полостей оставалось не выше 0,1 Па; учитывать газовыделение и конструкцию.
- Выдержать изделие при достигнутой температуре 3–5 мин. Открыть вход течеискателя с отключением соответствующей насосной группы, зафиксировать фон.
- Подать гелий до требуемого давления в изделие либо камеру. Регистрировать отклик в течение выдержки по объёму согласно п. 7.2.3.6.
- Проверить чувствительность после испытания. Охладить изделие до температуры не выше 50 °C; после напуска атмосферного воздуха открыть камеру.
Режимы и контрольные параметры
| Параметр | Условие |
|---|---|
| Температура изделия | 380–400 °C |
| До подачи гелия | Внутри и снаружи изделия ≤ 0,1 Па |
| Выдержка при температуре | 3–5 мин |
| Измерительная выдержка | По вакуумируемому объёму, п. 7.2.3.6 |
| Открытие камеры | После охлаждения до ≤ 50 °C и напуска воздуха |
| Порог способа | ≤ 5 × 10⁻¹⁰ м³·Па/с |
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
Газовыделение при нагреве может сорвать требуемый вакуум и повысить фон. Температура печи не заменяет температуру изделия. Нагрев способен изменить материалы и уплотнения; без разрешённого режима по документации его не назначают. Если требуются другие температуры или термоциклы, разрабатывают отдельную программу, не обозначая её автоматически способом п. 7.2.5.
Пример технической реализации
Для металлической оболочки программа может включать независимую откачку внутренней полости и камеры, нагрев с записью температуры изделия и подачу гелия через термостойкий ввод. Данные давления и температуры связывают по времени с сигналом анализатора, чтобы отличить измерительную выдержку от разогрева.
Что фиксируют в результате
Температурно-вакуумная история испытания, схема подачи гелия, фактическая выдержка, фон и поток, проверки чувствительности, условия охлаждения и оценка по утверждённой программе.
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.
Гелиевое термовакуумное испытание по ОСТ выполняют после откачки обеих полостей и нагрева. С одной стороны стенки подают гелий, с другой регистрируют его течеискателем. Этот способ отделён от пузырькового термовакуумного испытания с погружением в масло по п. 5.4.4: среды, температуры, аппаратура и признаки течи у них различаются.
| Параметр | Требование или пояснение |
|---|---|
| Нагрев изделия | 380–400 °C |
| Перед подачей гелия | Обе полости — не более 0,1 Па |
| Выдержка при нагреве | 3–5 мин перед подачей гелия |
| Давление гелия | Не менее 2 × 10⁴ Па, абсолютное |
| Порог способа | Не более 6,7 × 10⁻¹⁰ Па·м³/с |
| После испытания | Охлаждение изделия до температуры не выше 50 °C перед извлечением |
Реализация и достоверность результата
Для термостойкой металлической сборки стенд включает нагреватель, измерение температуры, независимые линии откачки и газоподачи, течеискатель и защитные устройства. Допустимость температуры подтверждают по материалам, сварным соединениям и установленным компонентам. Продолжительность после подачи гелия выбирают по откачиваемому объёму; температура печи не заменяет подтверждение температуры изделия.
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, 5.2.4; 5.2.1. 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, 7.2.5; 7.2.3.6; 7.2.2. 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.