氦質(zhì)譜檢漏 在鋁制板翅式換熱器生產(chǎn)中的應用

在板翅式換熱器的生產(chǎn)中，隨著(zhù)用戶(hù)對換熱器泄漏情況的要求愈來(lái)愈嚴格，氦質(zhì)譜檢漏的使用愈來(lái)愈頻繁，本文介紹了在板翅式換熱器進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏常用的方法及抽真空需要控制的因素。

　　在板翅式換熱器的設計及制造過(guò)程中，依據設計圖樣或者供貨合同要求進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏的情況愈來(lái)愈普遍，積極的探索鋁制板翅式換熱器的氦質(zhì)譜檢漏的方法和控制要素對板翅式換熱器的生產(chǎn)制作具有重要的指導意義。泄漏是的，不漏則是相對的。板翅式換熱器使用中，不但需要知道有無(wú)泄漏，而且還要知道泄漏率有多大。氦質(zhì)譜檢漏完成了對板翅式換熱器的漏率由定性分析到量化考核的轉變。

1、鋁制板翅式換熱器的結構及特點(diǎn)

　　鋁制板翅式換熱器由封頭、接管、板束體和支座組成。板束體由封條、隔板、翅片和導流片組成。隔板將翅片夾在中間，封條擋住邊上，導流片前后分布，如圖1-1。介質(zhì)在隔板、封條、翅片、導流片共同構成的通道內流動(dòng)。這樣一層一層通道疊加到設計的高度。板翅式換熱器組裝完成后送到真空釬接爐中高溫釬接，使得隔板、翅片、封條和導流片接觸部分熔合在一起成為一個(gè)整體。

圖1 板翅式換熱器結構示意圖

　　板翅式的換熱器基本結構特點(diǎn)為錯層式、多股流，其緊湊、且換熱面積大，焊縫長(cháng)度大。

2、鋁制板翅式換熱器常用檢漏方法

　　板翅式換熱器的泄漏主要有外漏和內漏兩種。無(wú)論采用何種檢漏方法，其目的都是為了解決內外漏問(wèn)題。

　　2.1、肥皂泡法

　　在對板翅式換熱器進(jìn)行完強度試驗前，一般對各介質(zhì)通道充入壓力值為0.1MPa-0.2Mpa 的干燥、潔凈、無(wú)油的氣體，在換熱器表面的焊縫處刷一定濃度的肥皂水，如果存在泄漏點(diǎn)，會(huì )連續形成肥皂泡或者肥皂泡被吹飛。找出外漏點(diǎn)，并對所有介質(zhì)通道卸壓后，進(jìn)行補焊返修。

　　2.2、氣密性試驗檢漏法

　　在對板翅式換熱器進(jìn)行完強度試驗后，向所有介質(zhì)通道充入干燥、潔凈、無(wú)油的空氣或氮氣，使通道壓力達到設計圖樣中所要求的氣密性試驗壓力，將板式放入水池中穩壓30 分鐘，判斷表面有無(wú)氣泡出現，如有氣泡，找出外漏點(diǎn)進(jìn)行標記。

　　然后按照先低壓通道后高壓通道的原則，逐次放空被測通道，按照相應的檢漏工藝方法逐通道檢查，終判定是否存在內漏點(diǎn)，以及哪組通道之間存在內漏缺陷。

　　2.3、U 形管法

　　在對工件做完強度試驗、氣密性試驗，組焊完畢后，利用U 形管法對整體性能進(jìn)行泄漏檢查。

　　將被檢通道的各管口使用悶塞封口，只留一個(gè)管口用橡膠管連接到含有一定量水的透明玻璃U 形管，此時(shí)被檢通道內的壓力與外界大氣壓持平，U 形管兩液面持平無(wú)高度差。其它介質(zhì)通道充入干燥、潔凈、無(wú)油的空氣或氮氣，使通道壓力達到設計圖樣中所要求的氣密性試驗壓力，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，觀(guān)察U 形管兩直管內水平面的變化，若連接到通道一側的水面低于通大氣一側(水平面有一定的高度差)，則判定為不合格，反之為合格。

3、氦質(zhì)譜檢漏的應用

　　氦質(zhì)譜檢漏小可檢漏率達5×10^-12 Pa·m³/s，氦質(zhì)譜檢漏的使用，使板翅式換熱器的檢漏由定性考察變成了定量分析，對板翅式換熱器的選用具有指導意義。

　　3.1、氦質(zhì)譜檢漏常用的操作方法

　　板式換熱器的體積及換熱面積較大，如果單依靠氦質(zhì)譜檢漏儀抽取真空，其不能滿(mǎn)足檢漏口真空度的要求，這樣需要另接抽真空機組。板翅式換熱器的氦質(zhì)譜檢漏一般采用噴吹法和鐘罩法，如檢查內漏還可以采用吸入法進(jìn)行檢漏。

　　3.1.1、噴吹法

　　該方法是將被檢件接在檢漏儀的檢漏口，用儀器的真空系統對其抽真空并達到真空銜接與質(zhì)譜管溝通，然后用噴槍向可疑漏孔噴吹氦氣。當有漏孔存在時(shí)，氦氣就通過(guò)漏孔進(jìn)入質(zhì)譜管被檢測。下圖2-1 是噴吹法原理示意圖。

圖2-1 噴吹法原理示意圖

　　3.1.2、鐘罩法—測總漏率

　　將被檢件與儀器檢漏口聯(lián)接抽真空，在被檢件外面罩以充滿(mǎn)氦氣的容器，如被檢件有漏孔，氦氣便由漏孔進(jìn)入被檢件，終達到質(zhì)譜管被檢測。所測漏率是被檢件的總漏率，不能確定有幾個(gè)泄漏點(diǎn)和每個(gè)漏點(diǎn)的準確位置。下圖2-2 是噴吹法原理示意圖。

圖2-2 鐘罩法原理示意圖

　　3.1.3、吸入法—檢測內漏

　　將被檢工件的一個(gè)通道內充氣設計壓力值大小的氦氣與氮氣混合氣，然后對與其相鄰的通道抽真空并與儀器檢漏口相連，如果存在內漏，另一通道內的氦氣會(huì )進(jìn)入抽真空的通道，終達到質(zhì)譜管被檢測。下圖3-3 是吸入法原理示意圖。

圖3-3 吸入法原理示意圖

　　3.2、氦質(zhì)譜檢漏的成本控制

　　氦質(zhì)譜檢漏相對于其他的檢漏方法，因使用抽真空機組及高純氦氣其經(jīng)濟成本居高不下。筆者在生產(chǎn)制造檢測中摸索出一整套減少檢測費用的方法，使氦質(zhì)譜檢漏具備了在板翅式換熱器生產(chǎn)中大規模使用的可能。

　　3.2.1、檢漏口真空度的控制

　　根據NB/T 47006 鋁制板翅式熱交換器中A.5 氦質(zhì)譜檢漏和JB/T 7261 鋁制板翅式熱換器中漏率要求，檢漏口真空度一般要求為：1.33Pa。

　　在設計圖樣及供貨合同中對檢漏口真空度有明確要求的，按照其要求的檢漏口真空度進(jìn)行檢測;如果沒(méi)有要求，根據大量的檢測經(jīng)驗，將檢漏口真空度控制在1.0Pa-15Pa，這樣的一個(gè)檢漏口真空度并沒(méi)有降低檢測的準確性，但其抽真空所需的電費能減少20%-50%。

　　3.2.2、工件干濕度的控制

　　對一批同尺寸規格的4 臺的板翅式換熱器進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏時(shí)，檢測各出工件通道的濕度，做了記錄，然后挑出2 臺進(jìn)行烘干和氮氣置換，然后對所有工件通道進(jìn)行抽真空。進(jìn)行對比后發(fā)現，達到同樣的真空度，沒(méi)有進(jìn)行烘干和氮氣置換的工件其花費的時(shí)間增加40%-60%。

　　3.2.3、氦氣的使用控制

　　板翅式換熱器的體積大，焊縫長(cháng)度大，氦質(zhì)譜檢測時(shí)，需要大量的氦氣。工業(yè)使用的高純氦氣，其成本較高，一瓶達幾千元，如果使用高純氦直接檢測其花費的成本大。在進(jìn)行吸入法和鐘罩法時(shí)，采用氦氣與氮氣的混合氣進(jìn)行檢測，能使氦氣的使用成本下降70%-80%。

　　3.2.4、抽真空管道口的控制

　　對一通道進(jìn)行抽真空操作時(shí)，如果對進(jìn)口和出口同時(shí)抽，比對單一口進(jìn)行抽取時(shí)，節省時(shí)間達60%-75%。減少了抽取時(shí)間，降低了經(jīng)濟成本。

4、結束語(yǔ)

　　正確的選擇檢漏方法、檢漏口真空度的大小、氦氣的使用、工件干濕度的控制、抽真空的方式，不僅能夠獲得可靠的檢測數據，而且能夠大大降低生產(chǎn)檢測成本，氦質(zhì)譜檢漏在板翅式換熱器的今后的生產(chǎn)具有重要意義，換熱器的性能指標有了量化的考評，對提升板翅式換熱器的產(chǎn)品質(zhì)量具有推動(dòng)性作用。