第五章泄漏检测技术.pdf

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1、I第五章目录5 泄漏检测技术,5.1 引言,5.2 检漏方法的分类和特点,5.2.1 检漏方法的选择,5.2.2 检漏方法的分类,5.2.2.1.压力检漏法,5.2.2.2.真空检漏法,5.3 压力检漏法,5.3.1 水压法,5.3.2 压降法,5.3.3 听音法,5.3.4 超声波法,5.3.5 气泡检漏法,5.3.7 皂泡法,5.3.8 集漏孔腔增压法,5.3.9 氨气检漏法,5.3.10 卤素检漏法,5.3.11 放射性同位素法,5.3.12 氦质谱检漏仪吸嘴法,5.4 真空检漏法,5.4.1 静态升压法,5.4.2 液体涂敷法,II 5.4.3 放电管法,5.4.4 高频火花检漏器法,

2、5.4.5 真空计法,5.4.6 卤素检漏法,5.4.7 氦质谱检漏法,参考文献,1 5 泄漏检测技术5.1 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

3、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。5.2 检漏方法的分类和特点5.2.1 检漏方法的选择泄漏检测方法很多，每种方法的特点不同，检漏前应首先根据检漏要求、检漏环境等选择合适的检漏方法。选择泄漏检测方法要考虑如下几个方面因素：（1）检漏原理不论采用哪种检漏方法，必须理解它的基本原理。泄漏检测方法涉及的

4、内容较广，集中反映了各种计量和测试技术。对许多检测方法的原理都能详细理2 解是不容易的。本书中将简单介绍常用检漏方法的基本原理。（2）灵敏度检漏方法的灵敏度可以用该方法可检测到的最小泄漏率来表示。选择检漏方法时应考虑各种方法的灵敏度，即采用哪种方法可以检测出哪一级的泄漏。例如，要检测10-5cm3/s 的泄漏率时，采用灵敏度为10-2cm3/s 的方法就毫无意义。反之，检测 10-2cm3/s 的泄漏时，采用灵敏度为10-5cm3/s 的方法，原理上也许可行，但实际上可能是不经济的。（3）响应时间不论采用什么方法，要检测出泄漏率，总要花费一定的时间。响应时间的长短可能会影响检漏的精度和灵敏度。

5、通常，延长检测时间，会提高灵敏度，但是，检测时间过长，由于环境条件的改变，可能降低检测精度。响应时间包括检测仪器本身的应答时间，气体流动的滞后时间和各种准备所需的时间。选择检漏方法时，必须考虑到这一点。（4）泄漏点的判断有些检漏方法仅仅可以判断出系统有无泄漏，但无法确定泄漏点在何处，有的检漏方法不仅可以确定泄漏点，而且还可以确定泄漏率的大小。如仅仅是为了弄清装置是否合格时，可采用前一种方法。在进行维修或要找出泄漏原因时，就必须采用后一种方法，采用后一种方法有时也会出现漏检的情况。（5）一致性对有些检漏方法来说，不管检测人员是否熟练，所得到的检测结果都基本相同；有些方法则是内行和外行使用，其结果

6、全然不同。可能的情况下，应采用不需要熟练的专门技术就能正确检测的方法。每种方法都有不同的技术关键，不同的检漏人员未必能得出一致的检漏结果（6）稳定性泄漏检测是一种计量和测试的综合技术。如果测试得到的数据不稳定，就毫无意义。正确的泄漏检测不仅需要检测仪器具有稳定性，而且需要检测方法本身也具有较好的稳定性。（7）可靠性未检测出泄漏并不等于就是没有泄漏，对此应进行判断。采用某种方法进行检漏时，应该了解该方法是否可靠。检漏结果的可靠性与上面介绍的方法的一致性、稳定性等多种因素有关。（8）经济性经济性是选择检漏方法的关键之一。单考虑检漏方法本身的经济性3 比较容易，但要从所需的检漏设备、对人员的技术要求

7、、检漏结果的可靠性等方面综合评价检漏方法的经济性则较困难。例如，涂肥皂液检漏是一种很经济的方法，但是，使用这种方法无法检查出较小的漏孔，因而，无法将其用于对泄漏要求较高的场合。使用价格昂贵的氦质谱检漏仪时，很快就能检测出多处较小的泄漏。很难笼统地说，上述两种方法中，哪种经济，哪种不经济。可见，选择检漏方法时，除了要考虑其经济性外，还必须对灵敏度、响应时间、检测要求等作全面评价，使所选的检漏方法既满足检漏要求，又经济合理。5.2.2 检漏方法的分类检漏方法和仪器很多，根据所使用的设备可分为氦质谱检漏法、卤素检漏法、真空计检漏法等；按照所采用的检漏方法所能检测出泄漏的大小又可分为定量检漏方法和定性

8、检漏方法；根据被检设备所处的状态又可分为压力检漏法和真空检漏法。下面根据后一种分类方法加于简单说明。5.2.2.1 压力检漏法将被检设备或密封装置充入一定压力的示漏物质，如果设备或密封装置上有漏孔，示漏物质就会通过漏孔漏出，用一定的方法或仪器在设备外检测出从漏孔漏出的示漏物质，从而判定漏孔的存在、漏孔的具体位置以及泄漏率的大小。属于压力检漏法的有水压法、压降法、听音法、超声波法、气泡法、集漏空腔增压法、氨气检漏法、卤素检漏法、放射性同位素法、氦质谱检漏仪吸嘴法等。5.2.2.2 真空检漏法被检设备或密封装置和检漏仪器的敏感元件均处于真空中，示漏物质施加在被检设备外面，如果被检设备有漏孔，示漏物

9、质就会通过漏孔进入被检设备内部和检漏仪器敏感元件所在的空间，由敏感元件检测出示漏物质来，从而可以判定漏孔的存在、漏孔的具体位置以及泄漏率的大小。属于真空检漏法的有静态升压法、液体涂敷法、放电管法、高频火花检漏法、真空计检漏法、卤素检漏法、氦质谱检漏法等。4 压力检漏法与真空检漏法的检漏特点、现象、检漏设备以及最小可检的泄漏率示于表 5.1 和表 5.2 中。表 5.1 压力检漏法检漏方法工作条件现象设备最小可检泄漏率cm3/s 备注水压法充水漏水人眼5 10-25 10-3压降法充 0.3MPa 的空气压力下降压力表或压力传感器1 10-2听音法同上咝咝声人耳5 10-2也可以用听诊器超声波法

10、同上超声波超声波检测器1 10-2气泡法充 0.3MPa 的空气水中冒气泡人眼1 10-41 10-5同上涂肥皂液发生皂泡人眼1 10-31 10-4集漏空腔增压法1.1 倍的工作压力集漏孔腔内压力增加微压力传感器、温度传感器、位移传感器5 10-6氨气检漏法充 0.3MPa 的氨气 溴代麝香草酚蓝试带变色人眼8 10-7观察时间 20 秒同上溴酚蓝试带纸变色人眼1 10-1024小时累积卤素检漏法卤素检漏仪读数变化卤素检漏仪1 10-51 10-9可与空气混合充入放射性同位素法闪烁计数器1 10-6氦质谱检漏仪吸嘴法氦质谱检漏仪1 10-71 10-9可与空气混合充入表 5.2 真空检漏法检

11、漏方法工作压力Pa 现象设备最小可检泄漏率cm3/s 静态升压法抽真空后，压力上升真空计5 10-6液体涂敷法涂敷液体后，压力变化真空计1 10-41 10-3放电管法放电颜色改变放电管1 10-2高频火花检漏法10000.5 亮点，放电颜色改变高频火花检漏器1 10-2真空计检漏法热传导真空计10000.1 真空计读数变化热电偶或电阻真空计1 10-5电离真空计10-210-6电离真空计1 10-8差动热传导真空计10000.1 热传导真空计差动组合1 10-6差动电离真空计10-210-6电离真空计差动组合1 10-9卤素检漏法100.1 输出仪表读数变化卤素检漏仪1 10-8氦质谱检漏法

12、10-2输出仪表读数及声响频率变化氦质谱检漏仪1 10-111 10-125 5.3压力检漏法本节主要介绍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。5.3.1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

13、。除水泵外，水压法检漏无需大型、贵重设备，因而很经济。例 5.1 用水压法检漏时，有经验的检漏人员认真进行试验，可观察出的漏水的最大限度为每分钟10 滴，这时候水压法的灵敏度为多少？解通常可以认为，1 滴水的体积为0.06cm3。以体积泄漏率表示的灵敏度为：21016006.010Lcm3/s 5.3.2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

14、压放置法。（2）泄漏率的确定设容器的容积为V，停止加压时的压力为p1，放置 t 时间后的压力为 p2，气体的温度为T，从容器中漏出的气体的量用V表示。当示漏介质为气体，且压力不太高时RTMmpV(5.1)6 开始放置时容器中的气体质量为RTVpMm11放置结束时容器中的气体质量为RTVpMm22在测量时间间隔t 内，容器内漏出的气体的质量为RTVppMmmm2121(5.2)通过漏孔的气体的体积泄漏率为22121tpVpppRTMmttVL(5.3)折算到标准状态下气体的体积泄漏率为tpVppTTLppTTLSSSSS212(5.4)式中V容器的容积，m3；p1停止加压时容器内的压力，Pa；p

15、2放置 t 时间后容器内的压力，Pa；pS标准大气压力，Pa；t放置时间，s；T气体温度，K；TS标准状态下大气的绝对温度，K；V从容器中漏出的气体的量，m3；m气体的质量，kg；m1开始放置时容器中的气体质量，kg；m2放置结束时容器中的气体质量，kg；7 R通用气体常数，J/(kmol K)；M气体分子量，kg/kmol；L气体的体积泄漏率，m3/s；LS标准状态下的体积泄漏率，m3/s。例 5.2 容积为 10m3的贮罐。用压缩机加压，下午2 点时压力表的指针为0.5MPa，关闭阀门，停止加压，然后放置不动。到第二天上午10 点钟，压力表指针为0.4MPa，气体温度为20 C，问该贮罐的

16、泄漏率为多少？解将大气压力近似取为0.1MPa，则MPa6.01p、MPa5.02p。压力为0.5MPa、温度为 20 C 时气体的泄漏率为52211078.2103600205.0)5.06.0(tpVppLm3/s=27.8 cm3/s 标准状态下：15.273STK，SP1.01325Pa，则折算到标准状态下气体的泄漏率为59.1028.27101.05.015.29315.2732LppTTLSSScm3/s（3）灵敏度由式 5.4 可见，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

17、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。8 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

18、为可靠的，但不能具体判断出泄漏点。5.3.3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

19、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。5.3.4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

20、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。9 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。5.3.5气泡检漏法（1）原理气泡检漏法适用于允许承受正压的容器、管道、

21、密封装置等的气密性检验。此种方法简单、方便、直观、经济。在被检件内充入一定压力的示漏气体后放入液体中，气体通过漏孔进入周围的液体形成气泡，气泡形成的地方就是漏孔存在的位置，根据气泡形成的速率、气泡的大小以及所用气体和液体的物理性质，可以大致估算出漏孔的泄漏率。（2）泄漏率计算假定气泡为球状，若某一漏孔处气泡形成的频率为n，测得气泡在液面上的直径为Db，此时，气泡内的压力pb为大气压力pa和液体表面张力引起的压力bD4之和，即babDpp4(5.5)对应于检测温度T和气泡内的压力pb的体积泄漏率为36bbDnnVL(5.6)式中，n 为气泡形成的频率。折算到标准状态下的体积泄漏率为346bSba

22、SSbSSDpDpTTnLppTTL(5.7)式中n气泡形成的频率，1/s；Db液面上气泡的直径，m；pb气泡内的压力，Pa；10 pa大气压力，Pa；液体表面张力，N/m。（3）灵敏度气泡检漏法的灵敏度与诸多因素有关。液体表面张力越小，示漏气体压力越高，漏孔距离液面越近，可检测出来的漏孔就越小，则灵敏度也越高；示漏气体的粘度越小，分子量越小，灵敏度也越高。实际检漏时，通常用空气作为示漏气体，用水作为显示液体。此时，该方法的灵敏度可达 1 10-51 10-4cm3/s。（4）气泡产生的条件如图 5.1 所示，由于液体的表面张力作用，气泡内外有压差bD4。气泡中心至液面的距离为h，液面上方的大

23、气压力为pa，容器内压力为pt，则当batDghpp4(5.8)时，就会产生气泡。式中pt容器内的压力，Pa；g重力加速度，m/s2；液体密度，kg/m3；h气泡中心至液面的距离，m。（5）泄漏点的判断如能观察到水中气泡产生的位置，则可直接判定泄漏点。（6）检漏时的注意事项a.首先要弄清楚被检件能否承受正压，能承受多大压力等问题，以便决定是否可以采用打气试漏法以及充入多大压力的气体。b.检漏前要细致、认真地清洗焊缝，清除焊渣、油污和粉尘。c.检漏场地的光线要充足，水槽内的背景要暗，水要清洁透明，水面上不要有汽雾。d.被检件一定要先充气，然后放入水中，否则小孔可能被水堵塞，放人水中之前先图 5.

24、1 气泡产生的条件液面pah容器内部pt气泡11 用听音法检查有无大漏，排除大漏后再放人水中，否则将会影响小漏孔的检测。e.被检件刚放入水中时，在其表面上可能出现气泡，如果把这些气泡抹去或者捅破后气泡不再出现，则可以判断原来产生气泡的地方并没有漏孔。如果气泡是有规律地连续不断地出现，则产生气泡的地方就有漏孔存在。f.被检件在水中要放稳定，等水面静下来后再行观察。g.被检部位应尽可能地接近水面。h.发现漏孔要及时做上标记。有大漏孔时，要修补后再进行小漏孔的检查。5.3.6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

25、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。5.3.7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5.2 所示为一垫片密封性能测试装置示意图。（2）泄漏率计算压力为pt的示漏介质，通过漏孔漏入容积为V 的密闭的测漏空腔内。在测量时间间隔t 内，测漏空腔中的压力和温度分别由

26、p1、T1变为 p2、T2。当示漏介质为气体时，根据式5.1，测漏开始时测漏空腔中的气体质量为12 111RTVpMm测漏结束时测漏空腔中的气体质量为222RTVpMm在测量时间间隔t 内，漏入测漏空腔的气体质量为112212RTVpRTVpMmmm通过漏孔的气体的体积泄漏率为tTpVTpTppRTMmttVL122112221(5.9)折算到标准状态下气体的体积泄漏率为tpVTpTpTTTLppTTLSSSSS21122122(5.10)如果测量时间间隔t 较短，可不考虑气体温度的变化，即TTT21，则式 5.9 和5.10 简化为压紧载荷试验介质垫片图 5.2 集漏孔腔增压法检漏原理pt试

27、验法兰测漏空腔压力传感器温度传感器p1,V,T1 p2,V,T2漏孔13 tpVppL212(5.11)tpVppTTLSSS12(5.12)当示漏介质为液体时，泄漏率的计算公式与5.9 至 5.12 相同，该处不再赘述。（3）灵敏度由式 5.10 可见，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

28、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。5.3.8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设备如图 5.3 所示，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

29、手套，不戴手套时必须保氨表贮气罐被检件氨瓶氨表排氨接机械泵充干燥氮S4 S3 S2 S5 S1 图 5.3 氨检漏设备14 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

30、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

31、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。（3）灵敏度氨检漏法的灵敏度与充氨的压力、指示剂的灵敏程度和曝光时间有关。在泄漏率一定时，显影斑点的大小与所用指示剂、曝光时间及氨力压力有关。表 5.3给出了漏孔泄漏率为9.5 10-6cm3/s、指示剂为溴酚蓝时，氨压、曝光时间与斑点直径的关系。如果用溴代麝香草酚蓝显影带时，对于7.9 10-7cm3/s 的漏孔，当氨压为0.3MPa时，2

32、0s 钟便可显示出明显的斑点。对于2.1 10-6cm3/s 的漏孔，出现明显斑点的时间与氨压的关系见表5.4。15 表 5.3 不同氨压力、曝光时间下的斑点大小（漏孔泄漏率为9.5 10-6cm3/s、指示剂为溴酚蓝）氨压力/MPa0.05 0.1 0.15 0.20 曝光时间/s 斑点直径/mm 10 0.5 0.6 1.0 1.2 20 0.8 1.2 1.8 2.0 30 1.1 1.6 2.2 2.6 40 1.3 2.0 2.6 3.0 50 1.5 2.1 2.8 3.4 60 1.8 3.0 表 5.4 可见明显斑点的氨压与曝光时间（漏孔泄漏率为2.1 10-6cm3/s，指示

33、剂为溴代麝香草酚蓝）氨压力/MPa0.3 0.2 0.15 曝光时间/s 1 2 3 对最小可检泄漏率进行理论分析与计算的结果表明，当充入0.15MPa 的氨气时，用溴酚蓝做显影剂，形成1mm 直径斑点所需的时间与泄漏率的关系列于表5.5 中。表 5.5 理论计算的曝光时间与漏率关系曝光时间/min 1/60 1/6 1 10 60 600 1440 泄漏率/（cm3/s）6.6 10-56.6 10-61 10-61 10-71.8 10-81.8 10-97.6 10-10由表可见累积的时间越长，可检泄漏率越小。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

34、 出泄漏 率为10-10cm3/s 的漏孔。（4）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。16 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

35、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。5.3.9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，其原理图如图

36、5.4 所示。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，外筒收集正离图 5.4 卤素检漏仪原理图电源微安加热丝外筒内筒气流17 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

37、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。5.3.10 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

38、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。5.3.11氦质谱检漏仪吸嘴法用于真空残余气体分析的质谱仪都可以用来检漏（其示漏物质有氢、氦、氩等），但检漏灵敏度各

39、不相同。专门用来检漏的质谱仪叫质谱检漏仪。其特点是灵敏度高，性能稳定。特别是用氦做示漏气体的氦质谱检漏仪，是真空检漏中灵敏度最高、用得最普18 遍的一种检漏仪器。（1）氦质谱检漏仪的基本原理与组成氦质谱检漏仪由离子源、分析器、接收器、真空系统、电子线路及其它电气部分组成。目前使用的氦质谱检漏仪大多为磁偏转型的。现以180 的磁偏转型仪器为例加以说明，图 5.5 是仪器的原理图。在质谱室的离子源N 内气体被电离成离子，在电场作用下离子聚焦成束，并以一定的速度经由缝隙S1进入磁分析器，在均匀磁场的作用下，具有一定速度的离子束，将按圆轨迹运动。其偏转半径可按下式计算：mUHCR(5.13)式中R离子

40、束偏转半径，m；H磁场强度，A/m；m有效质量，kg（即离子质量和电荷数之比）；U加速电压，V；C常数。由上式可以看出，当H 和 U 为定值时，对应于不同的m 有不同的 R。固定 H 和 R，调节加速电压U 使氦离子束m2恰能通过缝隙S2到达收集极K 而形成离子流。利用弱电流测量设备，使之在输出仪表与音响装置上反映出来。而其他不同于m2的离子束（如图中 m1，m3）则以不同的偏转半径运动而被分开。（2）检漏方法先将被检件内部充入氦气（最好是先抽真空再充氦气），再用吸嘴在被检件可能有漏孔处进行逐点吻吸，见图 5.6。吸嘴与检漏仪之间用软管连接，有些装置还需要在吸嘴与检漏仪之间加一辅助泵。图 5.

41、5 180磁偏转型氦质谱检漏仪原理图N S1 Km1 m3 m2 S2 19 吸嘴法检漏中应注意的问题是：灵敏度受连接管道的流导限制。在有辅助泵时，还会受辅助泵分流作用的影响。初检时，被检件切勿充入过高压强的示漏气体。因为如果有大漏孔，示漏气体会从被检件中漏出，造成较大浪费，而且示漏气体到处扩散后，会给检漏仪带来很大干扰。因此，一般应先向被检件内充以低压强、低浓度的示漏气体，在检出大漏孔并加以修补后，再充入高压强、高浓度的示漏气体，对小漏孔进行检查。检漏完毕后，应将示漏气体回收或放空，并注意检漏场地通风。（3）灵敏度关于氦质谱检漏仪灵敏度的定义，在世界各国还不很一致。我国基本上都是用最小可检得

42、的泄漏率来表示的。氦质谱检漏仪的灵敏度，即最小可检泄漏率，就是在仪器处于最佳工作条件下，以0.1MPa 的纯氦为示漏气体，进行动态检漏时所能检出的最小漏孔的泄漏率。所谓“最佳工作条件”系指被检件出气很少，且没有较大漏孔，同时仪器本身的参数是调整到最佳工作状态等条件；所谓“动态检漏”即指检漏时不用累积法，检漏仪本身的真空系统仍在正常抽气，仪器的反应时间不大于3s（其中真空系统的时间常数不大于1s）等情况；所谓“最小可检”是指信号是本底噪音的两倍；所说的“泄漏率”系指0.1MPa 的干燥空气通过漏孔漏向真空端（压力远比0.1MPa 低）的泄漏率。氦质谱检漏仪吸嘴法的灵敏度约为 10-9cm3/s。

43、（4）响应时间这种方法的响应时间约为23s，它主要包括两个方面：一是检漏器本身的响应时间；另一个是泄漏的氦气被吸入到检漏仪的响应时间。各厂家生产的氦质谱检漏仪本身的响应时间基本相同。检测部分抽真空用真空泵的排气速度对响应时间影响很大。排气速度越小，氦气就越容易积蓄在被检件内，从而缩短响应时间。氦气从泄漏点流到吸入孔需要一定的时间，通常为1s 左右。（5）泄漏点的判断使用这种检漏仪，吸嘴（探头）要以25m/min 的缓慢速度图 5.6 吸嘴法检漏检漏仪吸嘴被检容器氦气20 沿被检件表面移动。若有泄漏，可以看到仪表指针摆动，也可以听到振荡器的声音发生变化，由此可判断出泄漏点或附近有泄漏。检测时可使

44、吸嘴离开可疑的地方，信号恢复到原始状态。稍等一会（通常为25s）后，再将吸嘴靠近可疑的地方。重复上述操作几次，就可以准确判断出泄漏点，精度大约可达1mm。（6）一致性氦质谱检漏仪精度很高，几乎不存在操作者之间的人为误差。如果检测结果不同，其原因可能是由于没有掌握检漏仪的灵敏度和响应时间，或者是由于探头移动方法不同引起的。（7）稳定性该法的稳定性主要取决于氦气检漏仪本身的稳定性。维修保养的好坏对仪器的稳定性影响很大。如检测部被弄脏，吸嘴堵塞和放大系统的不稳定可造成检漏仪工作不稳定，如认真检查，例如经常用标准漏管检查灵敏度和应答时间，是可以防止的。（8）可靠性氦气在空气中的浓度很小，约为5 g/g

45、，且比空气轻，易于在空气中扩散。所以，在检测时很少形成背景，检漏可靠性很高。（9）经济性氦气检漏仪是一种高精密仪器，仪器本身和使用的氦气都较昂贵。但是，氦气检漏仪在压力检漏法和真空检漏法中都能使用，而且灵敏度高、响应时间短、稳定性好、可靠性高、检测结果精确。为了解决气体用量问题，有两种方法可供选择：一是用空气稀释，这样做虽然会降低灵敏度，但由于该方法灵敏度本来就很高，即使降低一些，也能满足一般的检漏要求；二是使用回收装置对氦气进行回收。氦质谱检漏法主要用于需准确地检测微小泄漏率的场合。5.4真空检漏法5.4.1 静态升压法（1）原理将真空泵与被检设备或密封装置相连接，然后抽真空。压力降至某一值

46、时，停止抽真空。同时关闭阀门，放置一段时间。在放置时间里，如果压力急剧上升，就可判断泄漏率很大。如果压力没有大的变化，就可认为泄漏率很小，或者没有泄漏。21 静态升压法也称为真空放置法。（2）泄漏率的确定在真空技术领域中，通常用压力与容积的乘积来表示某一条件下泄漏的气体量，即泄漏率，其单位为Pam3/s。设被检设备或密封装置的容积为V，停止抽真空时的压力为p1，放置 t 时间后的压力上升为 p2，则单位时间的平均泄漏率为tVppLpV12(5.14)式中pVL以压力与容积的乘积表示的泄漏率，Pam3/s。例 5.3 有一个容积为10m3的贮罐，用真空泵抽真空至500Pa，然后关闭阀门，经过 1

47、8 h 放置，真空表的压力为15000Pa。问泄漏率是多少？解将Pa5001p，Pa150002p，10Vm3，s1048.6h184t代入式5.14 得到24.21048.61050015000412tVppLpVPam3/s（3）灵敏度静态升压法的灵敏度与被检容器的容积大小、放置时间的长短和真空检测元件（真空计）的灵敏度有关。采用不同的真空计可测得的最小泄漏率是不同的。例如，热传导真空计的最小可检泄漏率为1 10-6Pam3/s，而电离真空计的最小可检泄漏率可达1 10-9Pam3/s。但是，由于被检物体表面和材料本身所含气体的蒸发、吸收和扩散，采用静态升压法可检出的最小泄漏率约为5 10

48、-7Pa m3/s。（4）泄漏点的判断采用静态升压法很容易得到被检设备的总的泄漏率，但不能具体判断出泄漏点。5.4.2 液体涂敷法（1）原理将被检被检设备或密封装置抽真空。在它的表面涂上水、酒精、丙酮等液体。如果该液体接触到漏孔，就可能进入漏孔或把漏孔盖住，涂敷的液体产生流动，同时引起真空侧压力的急剧变化，测出这个变化，就可以确定覆盖液体部分的泄漏情况。例 5.3 将某气罐用0.1m3s 的真空泵排气。罐中的泄漏率为1Pam3/s，研究涂敷22 液体水盖住这个漏孔时，气罐内压力的变化情况。解：空气泄漏进入气罐会引起罐中的压力增加：SLppV(5.15)式中S为真空泵的排气速度，m3/s。将已知

49、数据代入上式得到：101.01pPa 计算结果说明，如果抽真空时间足够长，气罐的压力最终达到10Pa。当水进入漏孔时，气罐内压力将发生变化。分析公式2-34 可以发现，对于不可压缩流体的层流流动，其泄漏率是与流体的粘度成反比的，即有1221pVpVLL(5.16)因而，本例中水的泄漏率应为2351081.111011081.1空气水空气水pVpVLLPa m3/s 此时，气罐内的压力为181.01.01081.12pPa 即水漏入气罐后，气罐内的压力由10Pa急剧下降至0.181Pa。若气罐内外的压力差为0.1MPa，则水的体积泄漏率为8621081.1101.010181.0水Lm3/s 即

50、水的质量流率为51081.1kg/s，若水在 0.1MPa 的压力下变成水蒸气，则：25.2101.0181081.14.2265Pam3/s 23 此时，气罐内的压力为5.221.025.2SLppVPa 用该方法进行泄漏检测时发现多数情况下的压力变化如图5.7 所示。涂敷液体之前，经长时间抽真空，气罐内的压力几乎不变，如曲线AB 所示；涂敷液体以后，气罐内的压力急剧下降，如曲线BC 所示；过不久，压力又迅速上升，如曲线CD 所示。这是由于液体从漏孔进 入真空侧后，漏孔一时被堵塞，然后，液体迅速蒸发，产生了大量的蒸汽。此后，蒸气被排出，压力开始下降，如曲线DE，最终接近 AB 的水平。（2）