Kako provjeriti integritet brtve metalne jezgre PFA grijača pomoću otkrivanja curenja helijem na 80 stupnjeva?

Najčešći put za infiltraciju vlage i eventualni spoj s uzemljenjem je na brtvi metalne jezgre PFA grijača-gdje unutarnji grijaći element izlazi iz PFA omotača. Cjelovitost brtve mora se provjeriti na radnoj temperaturi jer toplinska ekspanzija može otvoriti mikroskopske rupe kojih nema na temperaturi okoline. Ispitivanje curenja helijem na 80 stupnjeva (normalna radna temperatura) daje kvantitativnu, nedestruktivnu mjeru integriteta brtve. Metoda: pumpajte prsten između PFA omotača i metalne jezgre (ili samo same jezgre ako je šuplja), a zatim raspršite helij oko brtve i promatrajte maseni spektrometar. Novi grijač je prikladan ako mu je stopa propuštanja<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) signal ranog kvara. Ispitivanje na temperaturi će identificirati greške koje se otvaraju samo kada se komponente grijača drugačije šire.

Zašto testirati na 80 stupnjeva (ne na sobnoj temperaturi)
PFA (KTŠ 110–120 ppm/stupnju) i metalna jezgra (KTŠ 14–17 ppm/stupnju) rastu značajno različitim brzinama. Diferencijalno širenje za sučelje brtve duljine 20 mm na 80 stupnjeva je ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Takav relativni pomak od 0,1 mm može otvoriti maleni otvor koji je zatvoren na temperaturi okoline. Test nepropusnosti na sobnoj temperaturi ne znači da će proći test na 80C. Testiranje na 80 stupnjeva je ekvivalentno stvarnim radnim uvjetima.

Metoda: Grijač se prethodno zagrijava u pećnici na 80 stupnjeva 1 sat prije ispitivanja. Ili pokrenite grijač na niskoj snazi ​​(10% nominalne vrijednosti) da se sam-zagrije na 80C dok hladite područje brtve (kako biste spriječili pregrijavanje brtve). Tijekom ispitivanja PFA u blizini brtve ne smije prijeći 100 stupnjeva.

Postupak za ispitivanje nepropusnosti helijem
Potrebna oprema:

Helijev maseni spektrometar detektor curenja (Pfeiffer, Agilent, itd.)

Vakuumska pumpa kapaciteta 10-3 mbar

Pištolj za raspršivanje helija s finim otvorom

Pećnica ili izvor topline 80 stupnjeva

Korak po korak:

Zatvorite pristup jezgri Ako je metalna jezgra šuplja (uobičajeno kod cjevastih grijača), zatvorite jedan kraj vakuumskom spojnicom. Ako je jezgra čvrsta, prstenastom prostoru između jezgre i PFA mora se pristupiti preko otvora u hladnom dijelu.

Evakuirajte unutrašnjost jezgre ili prstenasti otvor na koji je pričvršćen detektor curenja. Evakuirati na < 10-2 mbar.

Zagrijte na 80 stupnjeva . - Stavite grijač u pećnicu (na zrak) ili zagrijte grijaćom trakom oko hladnog dijela. Držite na 80 stupnjeva 30 minuta.

Raspršite helij: pomoću topa za raspršivanje raspršite helij na spoj brtve (gdje se PFA susreće s metalnom jezgrom ili gdje jezgra izlazi iz PFA). Također pošpricajte zavareni spoj završne kapice ako postoji i sve druge spojeve.

Monitor brzine curenja: Brzina curenja u mbar·L/s na masenom spektrometru. Šiljak označava curenje na prskanom području.

Zahtjevi za prihvaćanje novog grijača:

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

1 × 10-6 do 1 × 10-5 - Prikladno za opću industrijsku upotrebu.

1 × 10⁻⁵ do 1 × 10⁻4 – marginalno; može zakazati rano u vlažnom radu.

1 X 10 -4 Odbijeno; veliko ili vidljivo curenje.

Rezultati i tumačenje
Brzina curenja pri 80 stupnjeva (mbar L/s) Ekvivalentni promjer otvora (µm) Očekivani vijek trajanja (godine, 80% RH) Radnja<1 x 10-6<0.1>10Prihvati, najbolja kvaliteta
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0,1–0.3 5–10 Prihvati za standard
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0,3–0.5 3–5 OK samo za suho okruženje
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
Tipična mjesta curenja u PFA grijačima
Lokacija, uzrok curenja, identifikacija curenja
Hladni kraj (izlazna točka jezgre) Loše prianjanje metala na PFA sprej He na dnu jezgre.
Zavarite PFA završnu kapicu Djelomično fuzijski sprej He po opsegu kapice
Oblikovana prirubna spojkaRazmak skupljanja od kalupljenja Sprej He na prijelazu prirubnice u plašt
Jažica zaštitnog otvora (ako je primjenjivo) Tanko dno Sprej za puknuće u otvor zaštitnog ležišta
Kompresijski spojni prsten nije zategnut. Poprskajte He na desne šavove
Primjer polja
Ispitivanje curenja helija na 80 stupnjeva bilo je potrebno za sve ulazne PFA grijače od strane proizvodnje poluvodiča. Serija od 20 grijača preživjela je testove sobne temperature (< 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.

Zaključak: testirajte na 80 stupnjeva, ne na sobnoj temperaturi
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 predviđa rani kvar (1-3 godine). Za kritične primjene (poluvodič, farmacija, visoka vlažnost) ispitivanje curenja helijem na 80 stupnjeva s prihvatljivošću<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.