Hogyan ellenőrizhető a PFA fűtőelem fém magtömítése 80 fokos héliumszivárgás-észlelés segítségével?

A nedvesség beszivárgásának és az esetleges földzárlatnak legelterjedtebb útja a PFA-fűtőelem fém magtömítésénél,{0}}ahol a belső fűtőelem kilép a PFA-hüvelyből. A tömítés sértetlenségét munkahőmérsékleten ellenőrizni kell, mivel a hőtágulás mikroszkopikus méretű lyukakat nyithat meg, amelyek környezeti hőmérsékleten nincsenek jelen. A hélium szivárgástesztje 80 fokon (normál üzemi hőmérsékleten) kvantitatív, roncsolásmentes mérést ad a tömítés integritására. A módszer: pumpálja fel a gyűrűt a PFA-hüvely és a fémmag között (vagy csak magát a magot, ha üreges), majd permetezzen héliumot a tömítés köré, és figyeljen egy tömegspektrométert. Az új fűtőtest megfelelő, ha a szivárgási aránya megfelelő<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) korai meghibásodást jelez. A hőmérsékleten végzett tesztelés olyan hibákat azonosít, amelyek csak akkor nyílnak meg, ha a fűtőelemek eltérően tágulnak.

Miért tesztelj 80 fokon (nem szobahőmérsékleten)
A PFA (CTE 110-120 ppm/fok) és a fémmag (CTE 14-17 ppm/fok) jelentősen eltérő sebességgel nő. A 20 mm hosszú tömítési interfész differenciális tágulása 80 fokban ΔL=( _PFA – _fém) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Egy ilyen 0,1 mm-es relatív eltolódás egy csekély rést nyithat, amely környezeti hőmérsékleten bezárul. A tömítés szobahőmérsékletű szivárgási tesztje nem jelenti azt, hogy megfelel a 80 C-os tesztnek. A 80 fokos tesztelés egyenértékű a valós működési feltételekkel.

Módszer: A fűtőtestet a tesztelés előtt 80 fokos sütőben 1 órával előmelegítjük. Vagy működtesse a fűtőt alacsony teljesítményen (10%-os névleges érték), hogy ön-80 C-ra melegedjen, miközben lehűti a tömítési területet (a tömítés túlmelegedésének elkerülése érdekében). A vizsgálat során a PFA a tömítés közelében nem haladhatja meg a 100 fokot.

A hélium szivárgásteszt eljárása
Szükséges felszerelés:

Hélium tömegspektrométer szivárgásdetektor (Pfeiffer, Agilent stb.)

10-3 mbar teljesítményű vákuumszivattyú

Hélium szórópisztoly finom nyílásokkal

Sütő vagy hőforrás 80 fok

Lépésről lépésre:

Zárja le a mag hozzáférését Ha a fém mag üreges (a cső alakú fűtőtesteknél gyakori), zárja le az egyik végét egy vákuumcsatlakozóval. Ha a mag szilárd, a mag és a PFA közötti gyűrű alakú teret a hideg szakaszon lévő porton keresztül kell elérni.

Ürítse ki a mag belsejét vagy a gyűrű alakú rést, amelyhez a szivárgásérzékelő csatlakozik. Evakuáljon < 10-2 mbar nyomásra.

Melegítse fel 80 fokra . - Helyezze a fűtőtestet sütőbe (levegős), vagy melegítse melegítőszalaggal a hideg rész körül. Tartsa 80 fokon 30 percig.

Hélium permetezése: A permetező ágyúval permetezzen héliumot a tömítés határfelületére (ahol a PFA találkozik a fémmaggal, vagy ahol a mag kilép a PFA-ból). Fújja be a zárósapka-hegesztést is, ha van, és minden egyéb csatlakozást.

Szivárgási sebesség monitor: Szivárgási sebesség mbar·L/s-ban a tömegspektrométeren. Egy tüske szivárgást jelez a permetezett területen.

Új fűtőberendezés elfogadási feltételei:

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

1 × 10-6 - 1 × 10-5 - Általános ipari felhasználásra alkalmas.

1 × 10⁻⁵ – 1 × 10⁻⁴ – Marginális; párás üzemben korán meghibásodhat.

1 X 10 -4 Elutasítva; nagy vagy látszólagos szivárgás.

Eredmények és értelmezés
Szivárgási arány 80 fokon (mbar L/s) Egyenértékű furatátmérő (µm) Várható élettartam (év, 80% relatív páratartalom) Művelet<1 x 10-6<0.1>10 Elfogadás, legjobb minőség
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0,1–0.3 5–10 Szabvány elfogadása
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0,3–0.5 3–5 OK, csak száraz környezetben
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
Tipikus szivárgási helyek a PFA fűtőberendezésekben
Hely, a szivárgás oka, a szivárgás azonosítása
Hideg vég (mag kilépési pont) A fém gyengén tapad a mag alján található PFA Spray He-hez.
Hegesztés PFA End CapPartial fusion Spray He a kupak kerületére
Öntött karimás tengelykapcsoló Zsugorodási rés fröccsöntéskor He permet a karimánál a köpeny átmenetére
Thermowell lyuk (ha van) Vékony fenekű Szórja be a He-t a védőcső nyílásába
Kompressziós illesztés A hüvely nincs megfeszítve Fújja He a jobb oldali öltésekre
Példamező
Hélium szivárgástesztet 80 fokon kellett elvégezni minden bejövő PFA fűtő esetében félvezetőgyártással. Egy 20 fűtőtestből álló tétel túlélte a szobahőmérsékleti teszteket (< 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.

Következtetés: teszt 80 fokon, nem szobahőmérsékleten
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 előrejelzi a korai kudarcot (1-3 év). Kritikus alkalmazásokhoz (félvezető, gyógyszer, magas páratartalom) hélium szivárgásvizsgálat 80 fokon, elfogadható<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.