چگونه می توان یکپارچگی مهر و موم هسته فلزی بخاری PFA را با استفاده از تشخیص نشت هلیوم در 80 درجه تأیید کرد؟

رایج ترین مسیر برای نفوذ رطوبت و در نهایت خطای زمین در مهر و موم هسته فلزی یک بخاری PFA{0}} جایی است که عنصر گرمایش داخلی از غلاف PFA خارج می شود. یکپارچگی آب بندی باید در دمای کار بررسی شود زیرا انبساط حرارتی می تواند سوراخ های میکروسکوپی را که در دمای محیط وجود ندارند باز کند. آزمایش نشت هلیوم در 80 درجه (دمای عملیاتی معمولی) یک معیار کمی و غیر مخرب از یکپارچگی مهر و موم می دهد. روش: روی حلقه بین غلاف PFA و هسته فلزی پمپ کنید (یا فقط خود هسته اگر توخالی باشد) و سپس هلیوم را در اطراف مهر و موم اسپری کنید و یک طیف سنج جرمی را تماشا کنید. بخاری جدید در صورتی مناسب است که میزان نشتی آن باشد<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) نشان دهنده خرابی اولیه است. آزمایش در دما عیوب را شناسایی می کند که تنها زمانی باز می شوند که اجزای بخاری به طور متفاوت منبسط شوند.

چرا در دمای 80 درجه (نه در دمای اتاق) تست کنید
PFA (CTE 110-120 ppm/درجه) و هسته فلزی (CTE 14-17 ppm/درجه) با سرعت های قابل توجهی متفاوت رشد می کنند. انبساط دیفرانسیل برای یک رابط آب بندی به طول 20 میلی متر در 80 درجه ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 میلی متر است. چنین تغییر نسبی 0.1 میلی متری می تواند شکاف کوچکی را باز کند که در دمای محیط بسته می شود. آزمایش نشت دمای اتاق روی آب بند به این معنی نیست که تست 80 درجه سانتیگراد را پشت سر می گذارد. تست در 80 درجه معادل شرایط عملیاتی واقعی است.

روش کار: بخاری را قبل از تست به مدت 1 ساعت در فر 80 درجه گرم می کنیم. یا بخاری را با قدرت کم (10٪ امتیاز) اجرا کنید تا در حین خنک کردن ناحیه آب بندی (برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آب بندی) تا 80 درجه سانتیگراد گرم شود. در طول آزمایش PFA در مجاورت مهر و موم نباید از 100 درجه تجاوز کند.

روش آزمایش نشت هلیوم
تجهیزات مورد نیاز:

نشت یاب اسپکترومتر جرمی هلیوم (Pfeiffer، Agilent و غیره)

پمپ وکیوم با ظرفیت 10-3 میلی بار

تفنگ اسپری هلیوم با روزنه ظریف

فر یا منبع حرارت 80 درجه

گام به گام:

دسترسی به هسته را ببندید اگر هسته فلزی توخالی است (در بخاری های لوله ای معمول است)، یک طرف آن را با اتصالات خلاء ببندید. اگر هسته جامد باشد، فضای حلقوی بین هسته و PFA باید از طریق یک پورت در بخش سرد قابل دسترسی باشد.

قسمت داخلی هسته یا شکاف حلقوی که نشتی یاب به آن متصل است را تخلیه کنید. به کمتر از 10-2 mbar تخلیه کنید.

تا 80 درجه حرارت دهید . - بخاری را در فر (هوا) قرار دهید یا دور قسمت سرد را با نوار حرارتی گرم کنید. به مدت 30 دقیقه در دمای 80 درجه نگه دارید.

هلیوم اسپری کنید: با استفاده از توپ اسپری، هلیوم را در محل اتصال مهر و موم (جایی که PFA با هسته فلزی برخورد می کند یا جایی که هسته از PFA خارج می شود) اسپری کنید. همچنین در صورت وجود و هر اتصال دیگری، جوش کلاهک انتهایی را اسپری کنید.

نمایشگر نرخ نشت: نرخ نشت بر حسب mbar·L/s در طیف سنج جرمی. سنبله نشان دهنده نشتی در ناحیه اسپری شده است.

شرایط پذیرش بخاری جدید:

< 1 x 10-6 mbar.L/s @ 80°C - Excellent, hermetically sealed.

1 × 10-6 تا 1 × 10-5 - مناسب برای مصارف عمومی صنعتی.

1 × 10-5 تا 1 × 10-4 - حاشیه ای؛ ممکن است در اوایل سرویس مرطوب شکست بخورد.

1 X 10 -4 رد شد. نشتی بزرگ یا ظاهری

نتایج و تفسیر
نرخ نشت در 80 درجه (mbar L/s) قطر سوراخ معادل (µm) عمر مورد انتظار خدمات (سال، 80% RH) عملکرد<1 x 10-6<0.1>10 قبول، بهترین کیفیت
1 × 10-6 - 5 × 10-6 0.1-0.3 5-10 پذیرش استاندارد
5 × 10-6 - 1 × 10-5 0.3-0.5 3-5 فقط برای محیط خشک خوب است
1 × 10-5 – 5 × 10-5 0.5–1.0 1–3 Marginal – reject for critical >5 × 10-5 >1.0 <1 Reject – will fail early
سایت های نشت معمولی در بخاری های PFA
محل، علت نشت، شناسایی نشتی
انتهای سرد (نقطه خروج هسته) چسبندگی ضعیف فلز به PFA Spray He در پایین هسته.
جوش PFA انتهای کلاهک همجوشی جزئی دور کلاهک را اسپری کنید
اتصال فلنج قالبی شکاف انقباض از قالب گیری Spray He در انتقال فلنج به غلاف
چاه ترموول (در صورت وجود) اسپری کف نازک در دهانه ترموول ترک خورد
اتصالات فشرده سازی فرول سفت نشده اسپری او در بخیه های سمت راست
فیلد نمونه
آزمایش نشت هلیوم در 80 درجه برای تمام بخاری های PFA ورودی توسط یک تولید کننده نیمه هادی مورد نیاز بود. دسته ای از 20 بخاری از آزمایش دمای اتاق جان سالم به در بردند (< 1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C 5 of 20 showed leak rates of 2-8 x 10 -5 mbar.L/s. We returned these 5 heaters to the supplier. The 15 passing heaters in the field had a 2% failure rate over 3 years. The firm had previously seen 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in terms of downtime.

نتیجه گیری: تست در دمای 80 درجه، نه دمای اتاق
Helium leak testing at 80°C allows to confirm the integrity of the metal core seal of a PFA heater and to find faults that are not visible at ambient temperature due to the differential thermal expansion of PFA and metal. Leak rate < 1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C means a hermetic seal of the heater for long term service in humid or corrosive conditions. Rates >1 × 10-5 mbar·L/s شکست زودرس (1-3 سال) را پیش بینی می کند. برای کاربردهای حیاتی (نیمه هادی، دارویی، رطوبت بالا) تست نشت هلیوم در 80 درجه با قابلیت پذیرش<1 x 10-6 mbar.L/sec is required. A few hours of testing time can save you years of failures. Heat seals expand. Gaps open. Moisture gets in. seal tight heat test last long. Helium knows where the leaks are. Listen to it.