泄露检测技术.docx

精选优质文档-倾情为你奉上压力检漏法以及轧钢中的泄漏问题于丙强1，3,4 ，付广洋2（1.燕山大学环境与化学工程学院，河北 秦皇岛 ；2. 燕山大学环境与化学工程学院，河北 秦皇岛 ；3. ；4. 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室）摘 要:简要介绍了泄露检测技术的基本概念，重点介绍了加压下的各种检漏方法的基本原理、设备、操作方法以及注意事项，并简要举例说明了我国轧钢行业中泄漏问题的分析与应对。关键词: 泄漏检测技术；压力检漏法；轧钢。中图分类号：TG333.170 引言过程装置在制造或运转的时候，不但需要知道有无泄漏，而且还要知道泄漏率有多大。泄漏检测技术中所指的“漏”的概念，是与最大允许泄漏率的概念联系在一起的。泄漏是绝对的，不漏则是相对的。对于真空系统来说，只要系统内的压力在一定的时间间隔内能维持在所允许的真空度以下，这时即使存在漏孔，也可以认为系统是不漏的；对于压力系统来说，只要系统的压力降能维持在所允许的值以下，不会影响系统的正常操作，同样也可以认为系统是不漏的。对于密封有毒的、易燃易爆的、对环境有污染的、贵重的介质，则要求系统的泄漏率必须小于环保、安全以及经济性决定的最大允许泄漏率指标。检漏就是用一定的手段将示漏物质加到被检设备或密封装置器壁的一侧，用仪器或某一方法在另一侧怀疑有泄漏的地方检测通过漏孔漏出的示漏物质，从而达到检测的目的。检漏的任务就是在制造、安装、调试过程中，判断漏与不漏、泄漏率的大小，找出漏孔的位置；在运转使用过程中监视系统可能发生的泄漏及其变化。1 压力检漏法1.1 水压法对压力容器或密封装置进行试验时，先将容器或密封装置内部装满水，再用水泵向里注水，观察设备或密封装置周围有无水漏出。检漏时必须耐心等待，直至水泄漏出来。因此，只能抽象地表示灵敏度的高低。根据被检物表面是否有水渗出，很容易判断出泄漏点。但是，对于结构比较复杂的设备，肉眼可能无法直接观察到泄漏点。只要水压不变，泄漏率大小就不会发生很大变化，因而可以获得较为一致的结果。当然由于检漏人员的观测技巧不同，检测结果也不会完全相同。除水泵外，水压法检漏无需大型、贵重设备，因而很经济。1.2 压降法（1）原理 将压缩机与被检设备或密封装置相连接，然后打压。压力升至某一值时，停止加压，同时关闭阀门，放置一段时间。在放置时间里，如果压力急剧下降，就可判断泄漏率很大。如果压力没有太大的变化，就可认为泄漏率很小，或者没有泄漏。这种方法简便，使用普遍，是检测泄漏的一种最基本方法。压降法也称为加压放置法。（2）灵敏度 压降法的灵敏度与被检容器的容积大小、放置时间的长短和压力检测元件（压力表、压力传感器）的灵敏度有关。延长放置时间可以提高灵敏度，但大多数情况下，装置是在晚上停止运转，放置到第二天早上，然后再观察压力的变化。因此，放置时间一般为几小时，最长约为20h左右。因此，提高灵敏度，一般不延长放置时间，而是缩小容积。把被检物体分成几个小部分。此外，有时还要考虑到气体温度、压力的变化。例如，傍晚开始放置时和早晨读取压力时，温差可达15°C。通过简单的计算可以发现，压力变化约有7%左右。压力检测元件的灵敏度也会影响泄漏检测的灵敏度。例如，采用分辨率为10kPa的压力表与采用分辨率为1kPa的压力传感器，泄漏检测的灵敏度是不同的。显然，后者的灵敏度要比前者高得多。压降法是一种最基本的检测方法，很容易得到被检设备或密封装置的总的泄漏率，其结果是最为可靠的，但不能具体判断出泄漏点。1.3 听音法气体从小孔中喷出时，会发出声音。声音的大小和频率取决于泄漏率的大小、两侧的压力、压差和气体的种类等。根据气体漏出时发出的声音判断有无泄漏。该方法的灵敏度很大程度上受环境的影响。若工厂噪音较大，则小的声音就不易听清。使用听诊器，某种程度上可以消除周围噪音的影响，听清泄漏声音，但有时与泄漏无关的声音（例如电机的声音）也会混杂进来，从而影响检漏灵敏度。为了辨别较小的声音，可用话筒和放大器将声音放大。但此时其它声音也同时放大，多数情况下较难收到好的效果。在检测压力为0.3MPa，周围非常安静的条件下，可以听出5´10-2cm3/s的泄漏率的声音。这种方法既简单、经济。使用听诊器，在某种程度上可以判断出泄漏点。如单凭耳朵听，往往因声波的反射或吸收，很难确定泄漏点，即发声地点。由于检测环境条件不同，所得到的结果可能偏差很大。因此，这种方法的稳定性和可靠性很差。应与其它检测法并用。1.4 超声波法该方法实际上是听音法的一种。它是将泄漏声音中可听频率部分截掉，仅仅使超声波部分放大，以检测出泄漏。检测时，可以直接使用超声波检测器，根据检测仪表指针是否摆动，确定有无泄漏。也可以采用使超声波回到可听频率范围内鸣笛的方法。采用后一种原理制造的超声波转换器不仅在被试验物加压时可以使用，在抽真空时，由于吸入的空气发出超声波，因而，采用真空法时也可以使用。超声波转换器由于只检测超声波部分，在普通工厂的噪音条件下，不受明显干扰，因此检漏效果很好。该法的灵敏度与被试验物体的加压、减压状况、泄漏的大小、泄漏点与检漏器（探头）间的距离等因素有关。当泄漏点与探头距离很近时，超声波转换器的灵敏度可达1´10-2cm3/s。检漏时将检漏器的灵敏度调到最大，一边移动探头，一边侦听，使能听到的超声波发出的声音达到最大。然后，再寻找发出超声波的位置，以便确定泄漏点。但在探头不易接近的地方出现泄漏时，就很准确地判断出泄漏点。这种方法操作简便，人为因素较小，不同检测人员所得到的检测结果基本相同。1.5 皂泡法对不太方便放到水槽内的管道、容器和密封连接进行检漏时，先在被检件内充入压力大于0.1MPa的气体，然后在怀疑有漏孔的地方涂抹肥皂液，形成肥皂泡的部位便是漏孔存在的部位。在检漏时应注意肥皂液稀稠得当。太稀了易于流动和滴落而造成误检，太稠了透明度差容易漏检，并且所混入的气体也可能形成泡沫而造成误检。此方法的灵敏度为1´10-4 cm3/s数量级。1.6 集漏空腔增压法（1）原理 将整个被检件或被检部位密封起来形成一个密闭的测漏空腔。由漏孔漏出的示漏介质积聚在测漏空腔内，从而引起空腔内压力、温度的改变。通过测出这些改变，即可计算出泄漏率，如图1所示为一垫片密封性能测试装置示意图。压紧载荷试验介质垫片图1集漏孔腔增压法检漏原理 pt试验法兰测漏空腔压力传感器温度传感器p1, V, T1p2, V, T2漏孔 （2）灵敏度 该方法的灵敏度与测漏空腔的容积大小、测量时间的长短和压力检Fig. 1 sets drain bore supercharged Act leak detection principle测元件（微压传感器）和测温元件的灵敏度有关。减小测漏空腔的容积、延长测量时间并采用分辨率高的微压传感器和温度传感器，有助于提高测漏的灵敏度。研究表明，该方法的灵敏度可达5´10-6cm2/s。（4）泄漏点的判断 采用该方法不能具体判断出泄漏点，但很容易得到被检件的总的泄漏率，或者在已知泄漏点的前提下，确定通过漏孔的泄漏率。该方法已广泛应用于密封元件的泄漏率检测。1.7 氨气检漏法（1）原理 把允许充压的被检容器或密封装置抽成真空（不抽真空也可以，其效果稍差），在器壁或密封元件外面怀疑有漏孔处贴上具有对氨敏感的pH指示剂的显影带，然后在容器内部充入高于0.1MPa的氨气，当有漏孔时，氨气通过漏孔逸出，使显影带改变颜色，由此可找出漏孔的位置，根据显影时间、变色区域大小可大致估计出漏孔的大小。（2）设备与操作 氨检漏的操作过程如下a. 被检件的清洁处理 对被检件必须进行去渣、去锈、去油、清洗和干燥，使漏孔充分疏通，并减少反应时间。b. 贴显影带 拿显影带时应戴干净的手套，不戴手套时必须保持手的清洁与干燥，切忌用肥皂洗过而未彻底冲洗干净的手接触显影带，否则会使显影带变色。如果使用湿的显影带，则必须用蒸馏水润湿（自来水呈碱性，易使显影带变色）。显影带要贴在可疑部位上，贴好后用透明的聚乙烯薄膜保护起来，并用胶布将薄膜边缘同金属部分密闭起来，使显影带与大气隔离，防止大气中的本底氨干扰，同时避免通过漏孔进入显影带上的氨气迅速消失，以提高检测灵敏度。显影带贴好后，先观察一下是否存在有碱性物质而使显影带变色。如有，应记下变色位置，以区别于漏气造成的显影。最后向被检件内充入氨气。c. 充氨与排氨 将被检件用耐压橡皮管接到氨检漏设备上，关好阀门S5及氨瓶总阀门，打开阀门S1、S3和S4，用机械泵抽真空。当被检件的压强抽到几百帕斯卡后，关阀门S3和机械泵，然后关阀门S1，打开氨瓶总阀门，使氨气慢慢充入贮气罐，当氨压达到0.20.3MPa时，打开阀门S1，使被检件内获得所需的压力，然后关上总阀门。充气过程中要慢慢升压并随时观察有无大漏孔存在。一经发现大漏孔应立即停止升压，并及时采取措施排除大漏孔后再升压。当氨压升到所需数值时，定时观察显影带的变色情况，如发现变色斑点，可更换显影带进行复核。由于通过漏孔的氨气流已很稳定，所以显影会很快，因此复核工作能很快完成。检漏完毕后关闭阀门S1，打开阀门S5，用橡胶管把氨气引入水槽或下水道中。由于氨极易溶于水中，这个过程可进行得很快。然后关闭阀门S5，打开阀门S3，用机械泵排氨，同时通过阀门S2放入干燥氮气或空气，对被检件及管道等进行23次“冲洗”，使其中的氨气尽量排除。一般认为氨检漏法的灵敏度为1´10-8cm3/s，但也有文献报道可检出泄漏率为10-10cm3/s的漏孔。（3）特点及注意事项 氨检漏法的优点是： 装置简单、操作方便、易于掌握、便于普及。 成本低，氨气来源充足。 由于氨气能穿过被油、水阻塞的漏孔，因此可以适当降低对被检件清洁程度的要求。 检漏灵敏度随着氨压力的升高及曝光时间的加长而提高。因此，只要被检件允许，提高氨压力并适当延长曝光时间，就可以检出更小的漏孔。 灵敏度与被检件的容积大小无关。如果无特大漏孔，一次充氨便可以检完所有的可疑泄漏点。因此该方法特别适合于大容器、大型复杂结构以及长管道的检漏。 可准确地找出漏孔位置。但是，氨检漏法也存在不少缺点： 此方法虽能确定每个漏孔的位置，但却很难给出准确的总漏率。 氨对铜及铜合金有腐蚀作用，故不能对含有这些材料的设备进行检漏。 该方法只适用于耐高压的容器的检漏。 氨气对呼吸道和眼睛有强烈的刺激，严重时还会引起中毒、视力损伤乃至失明，故要特别注意防护。 氨气易燃、易爆。使用氨检漏法应注意下述安全事项： 试验设备要牢固可靠。 室内要有良好的通风设备，废氨要妥善处理，防止污染环境。 工作人员要戴防毒面具和风镜。 用氨检漏法检过漏的部件，如需补焊，必须保证其中的氨浓度低于0.2%，以防止爆炸和燃烧。1.8 卤素检漏法当铂加热到800900°C时会产生正离子发射，在卤素气氛中这种正离子发射将急剧增加，这就是所说的“卤素效应”。利用此效应而设计的检漏仪称为卤素检漏仪，它的敏感元件是一个二极管，这个二极管的内、外筒及加热丝都是用铂制成的。内筒被加热丝加热后发射正离子，外筒收集正离子，离子流的大小可用检流计（或经放大器放大后）指示出来，也可用音响来指示，有的仪器的敏感元件没有内筒而直接用加热的铂丝做发射极，加热丝的供电可用直流电源也可用交流电源。根据使用条件不同，卤素检漏仪可分为两类：敏感元件和待检系统相连的称为固定式卤素检漏仪；不与待检系统相连的称为携带式卤素检漏仪。前者在检漏时需要将被检系统抽到100.1Pa的真空度，示漏气体（卤素气体）通过漏孔从外而进入系统中，并进入敏感元件所在空间，携带式卤素检漏仪则要求被检系统中预先充以高于0.1MPa的示漏气体，仪器探头（敏感元件）在大气中工作，通过漏孔漏到外面来的示漏气体由探头检测出来。卤素检漏仪的最小可检泄漏率可达10-9cm3/s。示漏气体采用氟里昂、氯仿、碘仿、四氯化碳等卤素化合物，其中以氟里昂12的效果最好。1.9 放射性同位素法使用对人体没有危害的放射性气体进行检漏。例如，Kr85放射性气体的半衰期为10.3y。这种气体产生0.67MeV的射线，0.54eV的射线。另外，还可以使用带有Br85的甲基溴（CH3Br）作为示漏气体。Br85的半衰期为36h，可产生0.5MeV的射线。用混入少量放射性气体的空气，将试验容器加压。如有泄漏，放射性气体就会随空气一起漏出。用闪烁计数管等检测射线，从而可以知道泄漏地点和大致的泄漏量。该方法的灵敏度取决于示漏气体中放射性气体的浓度、加压用气体的量与压力、加压时间以及放射性气体流至计数管的时间，其灵敏度大致为10-6cm3s。检测时，如果一边移动计数管，一边寻找最大计数的位置和方向，就可以准确地判断出泄漏位置。放射性气体价格昂贵，回收装置较为复杂。另外，进行试验时，通常需要专门设备。使用放射性气体又需要一定的专门知识。因此，试验成本很高。2 轧钢设备中液压系统泄露的原因分析与控制方法2.1 概述在钢铁企业中，轧钢足出成品的生产工序，常见的轧钢设备有：中厚板轧机，薄板轧机、棒线材轧机、型钢轧机、管材轧机等，这些轧机随着产品档次的提升及自动化程度、控制精度的提高，液压控制技术的应用越来越广泛。轧钢设备的液压系统一般具有以下特点：液压泵站集中，控制阀台分散、执行机构复杂；压力高、流量大；执行机构动作频繁、速度快、响应快； 比例阀、伺服阀等高精度控制阀使用多； 管路复杂、弯头、三通多；工作环境较恶劣，高温、粉尘、振动冲击等较严重；设备连续作业，液压系统运转率很高。由于这些特点的存在，使轧钢设备的液压系统故障复杂且排除较难。在众多液 故障中， 液压油的泄漏是液压系统最常见的故障也是最难根治的敞障。由于泄漏的存在，不仅严重影响液压设备运行性能的发挥，而且还污染环境，增加轧制成本。因此对轧钢设备液压泄漏的防治非常重要。2.2 泄漏的分类液压系统的泄漏是指在液压元、辅件(含管道)组成的封闭容腔内，由于压差的存在，液压油从高压侧通过缝隙流向低压侧而并不做功的过程。液压系统的泄漏一般分为以下几种：有益内泄漏；无益内泄漏；有益外泄漏；无益外泄漏。内泄漏是指发生在液压元(辅)件内部的泄漏，泄漏油从高压腔泄漏到低压腔，但仍在液压系统中循环。有益内泄漏足指液压传动中起润滑或控制作用中必须存在的泄漏。如油泵的内泄可以润滑轴承、滑靴等，某些液压阀要靠泄漏一小部分油来实现其稳定的功能。无益内泄漏是指在液压系统中，由于密封失效，磨损使相应缝隙扩大等原因造成的泄漏。如液压缸活塞两腔的窜油，换向阀阀芯动作不到位造成的泄漏，单向阀封不住油造成泄漏。外泄漏足指液压油从液压系统封闭腔内流向大气中的泄漏。有益外泄漏是指用于润滑运动副表面的泄漏。如液压缸的活褒轩上就粘附着一层液压油，形成油膜对活塞杆及密封圈起润滑作用。无益外泄漏是指不起润滑作用也不传递动力做功的外泄漏。如管接头、法兰、液压阀的外泄漏。无益内泄漏与无益外泄漏对液压系统的正常运行危害很大，必须对其加以控制。其危害主要表现为以下几个方面：1)降低液压系统的使用性能，严重时造成系统无法工作；2)增加液压系统的运行成本，如油耗、电耗、元件损耗等的增加；3)污染环境；4)火灾隐患。2.3 泄漏的原因分析在液压系统中液压油从油箱出来，经过油泵、液压阀组、管路、接头、蓄能器、过滤器、冷却器、液压油缸等再流回到油箱的各个环节，都有可能产生泄漏。在轧钢设备的液压系统中造成泄漏的主要原因有以下几种：（1）振动和冲击轧钢液压系统因其传递功率大，动作响应快，容易产生系统振动和冲击，从而引起紧固件松动、焊缝振裂、密封结合面失效产生泄漏。（2）密封件损伤密封件选型不当、装配不当、沟槽尺寸不当及装配时造成划伤均会导致密封件早期损伤而产生泄漏。另外，密封件磨损、老化和压缩量不足时也会导致泄漏。（3）系统温度热轧设备的液压系统受轧件辐射影响，加之其本身因动作响应快自身产热量也高，容易造成系统工作温度过高。高温产生系统泄漏主要表现为：高温使液压油粘度降低，增加缝隙产生泄漏；高温使轧钢液压系统因其传递功率大，动作响应快，容易产生系统振动和冲击，从而引起紧固件松动、焊缝振裂、密封结合面失效产生泄漏。（4）密封件损伤密封件选型不当、装配不当、沟槽尺寸不当及装配时造成划伤均会导致密封件早期损伤而产生泄漏。另外，密封件磨损、老化和压缩量不足时也会导致泄漏。（5）系统温度热轧设备的液压系统受轧件辐射影响，加之其本身因动作响应快自身产热量也高，容易造成系统工作温度过高。高温产生系统泄漏主要表现为：高温使液压油粘度降低，增加缝隙产生泄漏；高温使非金属密封件软化，强度降低和加速老化，使密封结构早期损伤，导致泄漏： 高温使液 油加速氧化变质，降低润滑性能，加速运动剐之间的磨损，导致泄漏； 高温使液 幻 件部件非正常性膨胀导致阀芯卡阻，不能正常开合，引起泄漏。（6）缝隙变大利用缝隙密封的接合而(包括平而和环面)，当接合面磨损超过一定程度时。缝隙变大，泄漏量就会增加。（6）杂质污染杂质会使运动剐之间磨损加剧，引起泄漏；同样杂质也会使阀芯卡阻，动作不到位或不灵活引起泄漏；杂质也会使各利嘧洼十件、密封面损伤引起泄漏。2.4 控制泄漏的主要措施液压系统泄漏的治理工作是一项系统工程，涵盖了液压系统的设计、元器件选型、制造、安装、清洗、调试及运行维护各个环节。作为轧钢设备的液压系统，从设备使用、维护检修方面考虑，主要采取如下措施来控制和防治泄漏：(1)减少振动和冲击在轧钢设备中，振动和冲击是普遍存在的，如何控制振动和减少冲击，对液压系统的安全运行非常重要。主要控制措施有：正确安装和调整液压泵、溢流阀，以减少机械振动和供油压力的冲击振动；在大流量换向阀中设置阻尼，减少换向冲击；在具有快泄功能的阀后回油管上增设蓄能器吸收冲击；布置足够的管夹，提高系统抗振能力：合理使用避振喉、减振器、胶管等来隔振，防止振动传递而引起共振。(2)正确选用密封机构选用密封件时要优先选购优质密封件。主要考虑：密封件工作时必须有一定的过盈量和自动补偿；街封件材料应具有耐磨、耐高温和低温、抗腐蚀、抗老化等良好性能；密封机构应便于安装更换，安装密封件时应防止划伤、挤伤和扭曲。(3)控制好系统的工作油温以矿物油为介质的液压系统，其：亡作油温在35-45c为最佳。对轧钢设备的液压系统来说，主要是控制好系统的温升：一方而分析并控制发热源，正确调整泵与液流阀的压力，减少溢流生热；另一方面采取旁路循环冷却装置。(4)选择使用优质液压油选择液压油应注意：适寅的粘度与良好的粘温特性；优良的润滑性及一定的油膜强度：具有良好的化学稳定性； 具有良好的抗泡性、防锈性；要对密封材料影响小。(5)加强液压系统的日常维护和保养经常检查紧固件及管接头， 防止松动：合理制定密封件更换周期井定期更换；定期更换滤芯， 定期检测化验油品；定期监测系统的压力、温度、振动、油位等参数，发现异常及时排除治理。(6)提高管理和维护人员素质保证维护、检修质量： 由液压专业工程技术人员来管理液压设备； 由具备钳工技能和液压基础知识的技术工人来维护、检修液压系统；认真分析液压事故并在维护人员中通报学习，以提高他们预防事故的能力。参考文献1 于丙强;杨利坡;孙建亮;.J轧钢.2011,(02).2 于丙强;杨利坡;李志明;丁栋;张传胜;.J测控技术.2011,(08).3 中川洋. 防止泄漏的理论和实际应用. 北京: 化学工业出版社, 1978.4 真空设计手册编写组. 真空设计手册. 北京：国防工业出版社, 1986.5 顾伯勤. 检漏方法及其选用. 石油化工设备，1998, 27(2): 1315.6 中华人民共和国国家标准 GB 12385/90 管法兰用垫片密封性能试验方法. 北京：国家技术监督局, 1990.Pressure leak detection method and a leak in the rollingYU Bing-qiang1，3，4 Fu Guang-yang2(1. College of Enviromental and Chemical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei ,China；2. College of Enviromental and Chemical Engineering,Yanshan, University, Qinhuangdao Hebe ,China；3. National Engieering Research Center for Equipment and Technology of Cold Rolling Strip,Yanshan University, Qinhuangdao ,Hebei,China；4. State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology,Yanshan University,Qinhuangdao ,Hebei,China)Abstract: This paper introduces the basic concepts of the leak detection technology, focuses on the basic principles under pressure leak detection methods, equipment, operating methods, and considerations, and briefly illustrate the leakage problem in China's steel rolling industry analysisresponse.Keywords: leak detection technology; pressure leak detection Act; rolling.第一作者简介：于丙强（出生年- 1963 ），男，山东省，博士，研究员，主要研究方向为轧钢。*通讯作者简介：付广洋（出生年-1988 ），男，山东省，硕士，主要研究方向为轧钢，Email：kai0827。专心-专注-专业