Conhecimento de teste de hélio

O teste de hélio é um método de verificação, onde o objeto a ser testado é evacuado e preenchido com hélio a uma certa pressão. O objeto testado está dentro de uma câmara de vácuo que possui um certo nível de vácuo exigido, e a câmara de vácuo está conectada à entrada de um espectrômetro de massa de hélio para detecção de vazamentos. Se houver um vazamento no objeto testado, o hélio que vaza para a câmara de vácuo pode ser detectado pelo espectrômetro de massa de hélio. Conectado ao objeto testado está um dispositivo de recuperação de gás, que realiza o enchimento e a recuperação do hélio antes e depois do teste.

(1) Portátil: Os pequenos detectores de vazamento portáteis lançados recentemente em vários países não só têm alta sensibilidade, mas também são fáceis de transportar, proporcionando grande conveniência para trabalhos de campo e em altura.

(2) Detecção de vazamento sob alta pressão: A pressão no ponto de detecção pode chegar a centenas de pascais, o que é muito benéfico para a detecção de grandes sistemas e peças com grandes vazamentos.

(3) Alto grau de automação: Calibração automática do pico de hélio, ajuste automático do ponto zero, conversão automática de faixa, processamento automático de dados, possibilidade de conexão a impressoras externas. O equipamento é controlado por um microcomputador, com função de seleção de menu, e um único botão pode completar todo o processo de detecção de vazamento.

(4) Detecção de vazamento a seco e sem óleo: Alguns detectores de vazamento fabricados podem usar bombas a seco, alcançando o efeito de vapor sem óleo, proporcionando condições favoráveis para a detecção de vazamentos em sistemas sem óleo e dispositivos semicondutores como chips.

(5) Ampla gama de detecção de vazamento: Os detectores de vazamento quadrupolos produzidos atualmente têm uma ampla faixa de qualidade, podendo detectar não apenas hélio, mas também outros gases. O sistema de exaustão da bomba de moléculas substitui o sistema de exaustão da bomba de difusão, resolvendo o problema da contaminação do espectrômetro de massa por vapor de óleo e contribuindo significativamente para a rápida inicialização e desligamento do equipamento. Para se adaptar às mudanças na pressão do ponto de detecção e às diferentes exigências de sensibilidade, as bombas de moléculas geralmente adotam uma construção em múltiplos estágios e várias velocidades de rotação. Por exemplo, é possível alcançar esse objetivo alterando a velocidade de rotação da bomba de moléculas, aumentando assim a sensibilidade da detecção de vazamento. Além disso, o método de detecção de vazamento por retro-difusão permite a detecção de vazamentos sob alta pressão, proporcionando boas condições para a detecção de vazamentos com pistolas de sucção sob pressão positiva.

　　 A aplicação de detectores de vazamento de espectrômetro de massa de hélio expandiu-se de instituições acadêmicas, laboratórios e algumas organizações de pesquisa para empresas industriais, incluindo cidades e empresas individuais. Os campos de aplicação são extensos.
1.Indústria eléctrica
　　 Interruptores de alta tensão SF6 e pára-raios de óxido de zinco são componentes importantes em usinas de energia e subestações externas. Vazamentos muitas vezes causam interrupções de energia generalizadas ou localizadas, afetando a produção industrial e a vida normal, levando a perdas econômicas potencialmente enormes.
　　① Interruptores de alta tensão: Estes são muitas vezes feitos de fundições de alumínio, que são propensos a furos de areia, e os furos de vazamento são complexos, tornando-os difíceis de limpar. A detecção de vazamento é geralmente realizada usando caixas de detecção de vazamento ou métodos de cobertura de hélio. O objeto testado é evacuado, e o gás de hélio é injetado na tampa. Após um certo período, a taxa total de vazamento é determinada. Porque o uso do hélio é pequeno, a sensibilidade da detecção é alta.
　　② Detetores de surto de óxido de zinco: Estes pára-raios são feitos de peças de óxido de zinco de diferentes áreas transversais, espessuras e quantidades, colocados em carcaças cerâmicas e selados após o enchimento com gás nitrogênio. O princípio de operação é que quando uma saída de alta tensão encontra um raio, a resistência das peças de óxido de zinco diminui, resultando em um curto-circuito ao solo para proteger a linha de transmissão. Se um vazamento não causa nenhum diferencial de pressão, umidade externa pode entrar, danificando as propriedades das peças de óxido de zinco e causando uma explosão.
　　③ Na indústria de eletricidade, detectores de vazamento de espectrômetro de massa de hélio também são usados para testar usinas de energia, transformadores de alta tensão, capacitores de alta tensão, interruptores de alta tensão e outros componentes usando vários métodos de detecção de vazamento.

2.Indústria electrónica:
　　 Emissores de microondas, tubos de elétrons, transistores, circuitos integrados, relés selados, vários sensores, e pacemakers.

3.Vacuum e Instrumentação Indústria:
　　 Tubulações, juntas, válvulas, foles, várias bombas de vácuo, sistemas de exaustão, microscópios eletrônicos, espectrômetros de massa, máquinas de exposição à ionização de feixe de elétrons, separadores axiais a laser, aceleradores de alta energia, aceleradores médicos, aceleradores de irradiação, máquinas de revestimento, medidores de vácuo de filme fino.

4.Indústria de refrigeração
　　 Refrigeradores, condicionadores de ar, unidades de refrigeração de brometo de lítio, ar condicionado automotivo, evaporadores, condensadores, compressores, tanques de armazenamento criogênicos.

Recipientes isolados de aço 5.Stainless
Copos isolados a vácuo, garrafas, potes, caixas de almoço, etc.

A pressão atmosférica que atua sobre uma unidade de área. A pressão ao nível do mar a 0°C e 45 graus de latitude é chamada de 1 atmosfera, e o valor no manômetro de mercúrio é de 760 milímetros de coluna de mercúrio (equivalente a 101325Pa).

Equivalência de pressão

O vácuo geralmente usa Pascal (Pascal, Pa) ou Torr como unidades de pressão. Existem muitas outras unidades, e suas conversões são mostradas na tabela abaixo:

O vácuo refere-se a um estado gasoso em que a pressão é inferior à pressão atmosférica em um determinado espaço, sendo um ambiente gasoso rarefeito que se aproxima de um estado ideal. Em um ambiente de vácuo, a quantidade de moléculas de gás é extremamente baixa, e a pressão do gás está muito abaixo da pressão atmosférica padrão.

Pressão absoluta: pressão medida em relação ao vácuo absoluto, é a pressão real exercida por líquidos, gases ou sólidos.

Pressão relativa: pressão medida em relação à pressão atmosférica local, também chamada de pressão manométrica, pois é comumente medida por manômetros.

Ponto de referência zero

Pressão absoluta: o ponto zero é o vácuo absoluto, o valor é sempre maior ou igual a zero.

Pressão relativa: o ponto zero é a pressão atmosférica local, o valor pode ser positivo ou negativo. Quando a pressão é maior que a pressão atmosférica, é um valor positivo; quando é menor, é um valor negativo (chamado de pressão negativa ou grau de vácuo).

① Peça a ser inspecionada, ② Caixa de vácuo, ③ Bomba de vácuo, ④ Instrumento de detecção de vazamento de espectrometria de massa de hélio, ⑤ Meio de detecção gás hélio

Todos os métodos de detecção têm um fundo de detecção, e esse fundo afeta a precisão da detecção. Quando não há nenhuma substância em um espaço limitado, isso é um ambiente de vácuo.

① O hélio tem propriedades químicas estáveis, é um gás inerte e quase não reage com outras substâncias, o que faz com que não seja adsorvido pelas paredes de tubos ou recipientes durante o processo de detecção, nem reaja com os materiais do sistema de detecção, interferindo nos resultados.

② As moléculas de hélio são pequenas, permitindo que passem facilmente por pequenos canais de vazamento, portanto, ele pode detectar efetivamente pequenos pontos de vazamento.

O espectrômetro de massa de hélio é principalmente baseado na tecnologia de análise de espectrometria de massa. Sua fonte de íons ioniza os gases que entram no instrumento, e o hélio (He) é ionizado para formar íons de hélio. Esses íons são separados sob a ação de campos elétricos e magnéticos, de acordo com sua razão massa/carga (m/z). Como a razão massa/carga do hélio é fixa (a massa atômica do hélio é cerca de 4), é possível focar e detectar os íons de hélio com precisão.

Quando há vazamento de hélio entrando no detector de vazamento, a intensidade do fluxo de íons de hélio muda. O instrumento pode detectar se há vazamento de hélio ao monitorar a alteração na intensidade do fluxo de íons de hélio e pode estimar a quantidade de vazamento com base na força do sinal. Além disso, como o espectrômetro de massa de hélio é sensível apenas ao hélio, ele pode detectar com precisão a presença de hélio em ambientes gasosos complexos, permitindo identificar o ponto de vazamento.

Métodos comuns de detecção usando hélio como meio de detecção:

(1) Método de detecção por aspiração

Vantagens: ① Pode localizar com precisão o ponto de vazamento, ② O hélio pode ser recuperado e a taxa de recuperação é alta, ③ Custo baixo, ④ Pode atender a várias demandas de pressão.

Desvantagens: ① Não é possível obter a taxa de vazamento total, ② Fácil de ser afetado pelo fundo ambiental, ③ Necessita de execução manual, taxa de erro alta.

(2) Método de detecção por caixa de vácuo

Vantagens: ① Pode obter a taxa de vazamento total, ② O hélio pode ser recuperado e a taxa de recuperação é alta, ③ Totalmente automático, taxa de erro baixa, ④ Pode atender a várias demandas de pressão, ⑤ Bom fundo, pouco afetado pelo ambiente.

Desvantagens: ① Não é possível localizar com precisão o ponto de vazamento, ② Custo alto.

(3) Método de spray de hélio

Vantagens: ① Pode localizar com precisão o ponto de vazamento, ② Baixa perda de hélio, ③ Custo baixo.

Desvantagens: ① O hélio não pode ser recuperado, ② Apenas atende a detecções com diferença de pressão entre 0,1-0,3 MPa, ③ Necessita de execução manual, taxa de erro alta.

(4) Método de cobertura de hélio

Vantagens: ① Pode obter a taxa de vazamento total, ② Pode atender a demandas de baixa pressão não superiores a 1 MPa (necessário confirmar de acordo com a situação real), ③ O hélio pode ser recuperado, ④ Pode ser automatizado.

Desvantagens: ① Alto custo de fabricação da caixa de hélio, alto risco, ② Perda de hélio relativamente grande.

Métodos de detecção usando outros meios de detecção:

(1) Método de detecção por bolhas

Este é um método relativamente simples. O objeto a ser testado é imerso em um líquido (geralmente água ou líquido de detecção específico), se houver um ponto de vazamento no objeto, o gás escapará do local de vazamento formando bolhas, e a observação das bolhas pode determinar se há vazamento e a localização do vazamento.

(2) Método de detecção por variação de pressão

Primeiro, pressurize o recipiente a ser testado, feche a válvula e observe a variação de pressão. Se a pressão cair, pode haver um vazamento. Um sensor de pressão pode ser usado para auxiliar na detecção, determinando a amplitude da queda de pressão para avaliar o grau de vazamento.

(3) Método de detecção por espectrometria de massa de hélio

Como mencionado anteriormente, utiliza hélio como gás traçador. O hélio é pulverizado nas áreas onde o objeto testado pode vazar, ou o objeto testado é colocado em um ambiente de hélio, se houver vazamento, o hélio entrará no interior do objeto, e o espectrômetro de massa de hélio poderá detectar a presença de hélio, assim identificando o ponto de vazamento e avaliando a quantidade de vazamento.

(4) Método de detecção por fluorescência

Um agente de detecção contendo um agente fluorescente é injetado no sistema a ser testado, após a operação do sistema, sob a luz ultravioleta, os locais com vazamento mostrarão fluorescência, permitindo assim encontrar a localização do vazamento. Este método é bastante comum na detecção de vazamentos em sistemas de refrigeração de ar condicionado.