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氦气检测低温低泄漏闸阀气体密封性能的方法

来源: 上海阀门 时间: 2012-05-14 点击: 8,891

1.引言

随着我国经济的飞速发展,石油、石化等行业工程建设项目中压力容器、管道和管道元件等的安全性能要求普遍需要提高。低温阀门应用广泛,但也容易发生泄漏,对制造要求很高,而如何判断制造的阀门的耐泄漏水平成为一个难题。很多低温或者超低温的闸阀,适用于公称压力PNl.6~10.0MPa,公称通径DNl5~350mm,温度-40~-196℃的法兰和焊接连接的场合。其制造及在用过程中,都需要进行泄漏量的检测。目前,随着氦质谱检漏技术的发展,泄漏量的检测也变得方便起来。

氦质谱检漏仪是根据质谱学原理,用氦气作探索气体制成的气密性检测仪器。灯丝发射出来的电子在电离室内来回的振荡,与电离室内气体和经被检件漏孔进入电离室的氦气相互碰撞使其电离成正离子,这些离子在加速电场作用下进入磁场,由于洛伦兹力作用产生偏转,形成圆弧形轨道,改变加速电压可使不同质量的离子通过磁场和接收缝到达接收极而被检测。

氦质谱检漏法是根据质谱分析的原理,以氦作探索气体,对各种需密封的容器的漏隙进行快速定位和定量检测的理想的方法。因氦是惰性气体,对大气无污染,使用安全;氦原子量小、粘度小,易渗透过任何可能存在的漏率,检测灵敏度高、速度快、适用范围广;加之氦在大气中含量少(仅万分之五),离子质量与其他气体离子质量相差很大,不易受干扰,不会错判。与当今诸多检漏方法(如气泡法、卤素检漏法等)相比,它是佼佼者。

氦泄漏试验时,将氦质谱检漏仪与嗅吸探头连接形成泄漏探测器,来检测被检测容器泄漏出的微量氦气,嗅吸探头将氦气吸入,送到泄漏探测器系统中,并将其转变为电信号,泄漏探测器再将电信号以光或声显示。氦质谱检漏仪可根据要求调整检测灵敏度,按照氦气的泄漏量决定是否报警。

任何密封都不可能做到绝对不漏,设计密封件的任务都是以泄漏率控制在允许的范围内为目的。因此,所有密封件都是允许泄露,不论是动、静密封件设计,均遵循这个原则。阀门的漏率一般控制在不大于60泡/min(0.0lPa·m3/s),低温试验件按此作为密封质量评估参考。

我们通过不锈钢高磅级低温闸阀低泄漏型式试验的经验,总结了用氦气检测低温低泄漏闸阀的气体密封性能的方法。

2.试验装置及要求

本方法结合了APl598和壳牌MESC SPE 77/306的试验方法。

按壳牌MESC SPE 77/306的装置图连接阀门和其他设备。试验原理见图1。

试验原理示意图

试件范围:闸阀。DN:24英寸以下。PN:600磅以下。

温度:-196℃以上。试验压力:10MPa以下。

测试参数:冷媒温度,阀体、阀盖、阀杆、填料、密封件温度,介质压力,泄漏量。

冷媒:液氮与酒精的混合液或液氮。

试验介质:氦气或氮气。

装置用途:零部件深冷处理;阀门产品低温性能试验。

装置由低温储罐、试验槽、真空管道、高压管路、温度/压力测量器、控制阀、数据采集系统、控制台、氦质谱检漏仪等组成。满足JB/T7794、BS6364等标准对低温阀门的试验要求。

3.试验过程及要求

阀门试验前,先对试验管路通入一定的氦气,用氦质谱仪检测管路中的皮管、接头和压力表是否有明显的泄漏,如有泄漏设法消除。

环境温度下,把阀门垂直放置。两侧上好盲板,打开闸板,按照APl598进行阀门上密封试验和壳体试验。上密封试验时,完全打开闸板,松开上密封压板和压套,逐步加水压至不低于阀门在38℃时压力额定值的1.1倍,保压120s,测试阀门的上密封性能。然后做壳体试验,放下闸板至半开状态,放下压板和压套,逐步加水压至不低于阀门在38℃时压力额定值的1.5倍,保压300s,测试阀门的壳体强度。试验结果不能超过APl598的规定。

随后泄压,去除阀门内部的油脂和水分。完全开关闸板l5次,使闸板处于半开状态。同时通入0.6MPa的氦气,保压300s,用氦质谱仪检测阀门填料压板和中法兰垫片处的气体密封性能。然后放下闸板,放净出口处部分的氦气,按MESC SPE 77/312的压力:

—6 bang for PN 10 and PN 16 valves。

—10 bang for class 150(PN 20)valves,

—20 bang for class 300(PN 50)valves,

—25 bang for class 600(PN 100)valves。

—20% of the rated valve body pressure at room temperature for valves in class 900(PN 150)and above.

要求注入氦气,并在出口处用氦质谱仪检测阀门闸板的气体密封性能。泄漏试验结果不能超过按壳牌MESC SPE 77/312的规定。随后把阀门拆下系统,放入深冷处理箱进行深冷处理。

使液氮覆盖阀体和阀盖使其降温,用热电偶测量阀体阀盖表面温度,达到一196℃。保持温度的情况下,把阀门再装入测试系统,通入0.6MPa的氦气,按上述低泄漏方法,再对阀门的填料垫片及气体密封进行试验。

泄漏试验结果不能超过壳牌MESC SPE 77/312的规定。

低温低泄漏试验完毕,用氦气对阀门吹,使其温度至常温。按APl598标准再次测试阀门的壳体强度。试验结果不能超过APl598的规定。

4.小结

对于低温或者超低温闸阀,通过使用氦质谱仪,结合低温的工作特点,使用液氮冷却和氦气检测泄漏量的方法,完全可以实现产品的制造检测,在生产实际和型式试验中都有一定的借鉴意义。

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