Tesnilo kovinskega jedra v grelniku PFA-, kjer notranji grelni element zapusti plašč PFA-je najpogostejša pot za vdor vlage in morebitni ozemljitveni stik. Preverjanje celovitosti tesnila pri sobni temperaturi je nezadostno, ker lahko toplotna ekspanzija pri delovni temperaturi odpre mikroskopske reže. Zaznavanje puščanja s helijem pri 80 stopinjah (tipična delovna temperatura) zagotavlja kvantitativni, ne-destruktivni test celovitosti tesnila. Metoda: izpraznite obročasti prostor med plaščem PFA in kovinskim jedrom (ali samim jedrom, če je votlo), nato razpršite helij okoli tesnila, medtem ko spremljate masni spektrometer. Sprejemljiva stopnja puščanja za nov grelec je<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar·L/s) napovedujejo zgodnjo odpoved. Testiranje pri temperaturi razkrije napake, ki se odprejo šele, ko se komponente grelnika različno razširijo.
Zakaj testirati pri 80 stopinjah (ne pri sobni temperaturi)
PFA (CTE 110–120 ppm/stopinja) in kovinsko jedro (CTE 14–17 ppm/stopinja) se širita z zelo različnimi hitrostmi. Pri 80 stopinjah 20 mm dolg vmesnik tesnila doživi diferencialno raztezanje ΔL=(_PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Ta 0,1 mm relativni premik lahko odpre mikroskopsko vrzel, ki je pri sobni temperaturi zaprta. Tesnilo, ki prestane preskus tesnosti pri sobni temperaturi, lahko odpove pri 80 stopinjah. Testiranje pri 80 stopinjah simulira dejanske pogoje delovanja.
Metoda: Pred testiranjem postavite grelec v pečico na 80 stopinj za 1 uro. Druga možnost je, da grelnik vključite pri nizki moči (10 % nazivne moči), da se sam-segreje na 80 stopinj, medtem ko je območje tesnila ohlajeno (da preprečite pregrevanje tesnila). PFA v bližini tesnila med preskušanjem ne sme preseči 100 stopinj.
Postopek preskusa puščanja helija
Potrebna oprema:
Helijev masni spektrometer detektor puščanja (npr. Pfeiffer, Agilent)
Vakuumska črpalka zmožna<10⁻³ mbar
Pištola za pršenje helija s fino šobo
Pečica ali vir ogrevanja na 80 stopinj
Korak-za-korak:
Zaprite dostop do jedra: Če je kovinsko jedro votlo (tipično za cevne grelnike), en konec zatesnite z vakuumskim priključkom. Če je jedro trdno, mora biti obročasta reža med jedrom in PFA dostopna skozi odprtino v hladnem delu.
Evakuiram: Priključite detektor puščanja na notranjost jedra ali obročasto režo. Evakuiraj v<10⁻² mbar.
Segrejte na 80 stopinj: Grelnik postavite v pečico (na zrak) ali segrevajte z grelnim trakom, ovitim okoli hladnega dela. Vzdržujte 80 stopinj 30 minut.
Spray helij: Z brizgalno pištolo usmerite helij na vmesnik tesnila (kjer se PFA sreča s kovinskim jedrom ali kjer jedro izstopa iz PFA). Razpršite tudi zvar končne kapice (če obstaja) in vse druge spoje.
Spremljajte stopnjo puščanja: Masni spektrometer prikazuje stopnjo puščanja v mbar·L/s. Konica označuje puščanje na poškropljenem mestu.
Merila sprejemljivosti za nov grelec:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ do 1 × 10⁻⁵ – Sprejemljivo za splošno industrijsko uporabo.
1 × 10⁻⁵ do 1 × 10⁻4 – obrobje; lahko odpove zgodaj v vlažnem obratovanju.
1 × 10⁻⁴ – Zavrnitev; vidno ali veliko puščanje.
Interpretacija rezultatov
| Stopnja puščanja pri 80 stopinjah (mbar·L/s) | Enakovreden premer luknje (µm) | Pričakovana življenjska doba (leta, 80 % RH) | Akcija |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | Sprejmi, najboljša kakovost |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | Sprejmi za standard |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | Sprejem samo za suho okolje |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | Obrobno – zavrni za kritično |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | Zavrnitev - ne bo uspelo zgodaj |
Pogoste lokacije puščanja v grelnikih PFA
| Lokacija | Vzrok puščanja | Metoda odkrivanja |
|---|---|---|
| Izhodna točka jedra (hladni konec) | Slab oprijem med PFA in kovino | Spray He na dno jedra |
| PFA končni zvar | Nepopolna fuzija | Razpršite He po obodu pokrovčka |
| Oblikovan prirobnični spoj | Vrzel zaradi krčenja zaradi oblikovanja | Razpršite He na prehodu-na-prirobnico |
| Vdolbina za zaščito pred vdolbino (če obstaja) | Tanko dno razpokano | Razpršite He v odprtino zaščitnega vložka |
| Kompresijski priključek | Objemka ni nameščena | Spray He na prilegajoče niti |
Primer polja
Proizvajalec polprevodnikov je zahteval testiranje puščanja helija pri 80 stopinjah za vse vhodne grelnike PFA. Serija 20 grelnikov je opravila testiranje sobne temperature (<1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C, 5 of the 20 showed leak rates of 2–8 × 10⁻⁵ mbar·L/s. These 5 heaters were returned to the supplier. In the field, the 15 passing heaters had a 3-year failure rate of 2%. The manufacturer had previously experienced 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in reduced downtime.
Zaključek: preizkusite pri 80 stopinjah, ne pri sobni temperaturi
Preverjanje celovitosti tesnila kovinskega jedra grelnika PFA z uporabo helijevega zaznavanja puščanja pri 80 stopinjah razkrije napake, ki so pri sobni temperaturi nevidne zaradi različnega toplotnega raztezanja PFA in kovine. Stopnja puščanja<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C indicates a hermetically sealed heater suitable for long-term service in humid or corrosive environments. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar·L/s napoveduje zgodnjo odpoved (1–3 leta). Za vse kritične aplikacije (polprevodniki, farmacevtski izdelki, visoka-vlažnost) določite testiranje puščanja helija pri 80 stopinjah s sprejemljivostjo<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s. The few hours of testing time prevent years of failures. Heat seals expand, gaps open, moisture enters. Test hot, seal tight, last long. Helium knows where leaks hide. Listen to it.
