Контроль замкнутых оболочек опрессовкой гелием
Проверка замкнутой оболочки, в которую нельзя непосредственно подать пробный газ. Сначала гелий вводят через возможные течи под внешним давлением, затем регистрируют его выход из изделия в отдельной вакуумной камере.
Гелиевые методы · ГОСТ Р 50.05.01–2018
Как работает метод
Процесс состоит из насыщения, очистки наружной поверхности и накопления. При наличии сквозного дефекта гелий проникает в замкнутый объём при опрессовке и выходит при последующем вакуумировании внешнего пространства. Поверхностно сорбированный гелий необходимо отделить от сигнала, обусловленного дефектом.
- 01Опрессовка снаружи
- 02Выдержка на воздухе
- 03Отдельная вакуумная камера
- 04Накопление и измерение
Принципиальная схема направления пробного газа. Клапаны, защитные устройства и полная обвязка определяются рабочей схемой стенда.
Для каких изделий подходит
Замыкающие сварные швы герметичных оболочек; по п. 7.2.4.2 — объём изделия до 10 л. Возможность выдержки под внешним давлением и выбранное давление подтверждаются расчётом и конструкторской документацией.
Техническое решение и состав стенда
Опрессовочная камера, отдельная вакуумная измерительная камера, система подачи гелия и безопасного сброса, течеискатель, вспомогательный насос, вакуумметр и средства регистрации времени всех этапов.
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
- Поместить подготовленное изделие в опрессовочную камеру и выдержать под согласованным давлением гелия.
- После опрессовки извлечь изделие, обдуть наружную поверхность сжатым воздухом либо азотом и выдержать на воздухе 1–2 ч для снижения поверхностного гелия.
- До установки изделия откачать отдельную вакуумную камеру; при 1–7 Па и отключённом вспомогательном насосе зафиксировать фон.
- Поместить изделие в измерительную камеру, откачать её с изделием до 1–7 Па и отключить вспомогательную откачку.
- Накапливать гелий в камере не менее 1 ч, затем открыть вход течеискателя и зарегистрировать сигнал.
- Оценить индикацию относительно браковочного порога и фонового измерения; записать полный временной цикл.
Режимы и контрольные параметры
| Параметр | Условие |
|---|---|
| Объём для контроля замыкающего шва | До 10 л |
| Опрессовка при 1 МПа | Не менее 120 ч |
| Опрессовка при 2 МПа | Не менее 50 ч |
| Опрессовка при 5 МПа | Не менее 13 ч |
| После опрессовки | Выдержка на воздухе 1–2 ч |
| Измерительная камера | 1–7 Па; накопление не менее 1 ч |
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.
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
Нельзя использовать для вакуумного измерения ту же камеру, где проводилась опрессовка гелием: её фон будет повышен. Числа 1, 2 и 5 МПа — режимы из ГОСТа, а не разрешение нагружать ими любое изделие. Большая течь может быстро потерять запас гелия между этапами; методику и предварительный контроль крупных дефектов согласуют по конструкции.
Пример технической реализации
Для небольшой сварной капсулы предусматривают опрессовочную ёмкость и отдельную малую камеру накопления. Календарный срок испытания включает многочасовую опрессовку, выдержку на воздухе и накопление; обещать результат за один короткий вакуумный цикл некорректно.
Что фиксируют в результате
Давление и длительность опрессовки, интервалы между этапами, фон отдельной камеры, время накопления и сигнал после открытия измерительной линии.
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.
ОСТ описывает насыщение замкнутой оболочки гелием под внешним давлением и последующее измерение выхода газа в отдельной вакуумной камере. Сначала проверяют допустимость внешнего нагружения. После опрессовки выдержка на воздухе уменьшает поверхностный гелиевый фон; измерительная камера должна быть отделена от камеры насыщения.
| Параметр | Требование или пояснение |
|---|---|
| Объём замкнутого изделия | Не более 10 л в указанном способе |
| Примеры режимов насыщения | 1 МПа — 120 ч; 2 МПа — 50 ч; 5 МПа — 13 ч |
| После насыщения | Выдержка на воздухе 1–2 ч |
| Измерительная камера | Остаточное давление 1–7 Па; накопление гелия не менее 1 ч |
Реализация и достоверность результата
Для герметичного металлического корпуса без штуцера время насыщения и накопления входят в единый измерительный цикл. Их нельзя сокращать только ради производительности. В протоколе указывают время между операциями, условия накопления и контроль фона. Камера, использованная для опрессовки гелием, не подходит для последующего измерения без отдельной предусмотренной стандартом схемы.
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, 5.2.3. 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, 7.2.4. 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.