Ako overiť integritu tesnenia kovového jadra ohrievača PFA pomocou detekcie úniku hélia pri 80 stupňoch?

Najčastejšia cesta pre infiltráciu vlhkosti a prípadnú zemnú poruchu je pri tesnení kovového jadra ohrievača PFA,-kde vnútorný vykurovací článok opúšťa plášť PFA. Integrita tesnenia sa musí kontrolovať pri pracovnej teplote, pretože tepelná rozťažnosť môže otvoriť mikroskopické otvory, ktoré nie sú prítomné pri teplote okolia. Testovanie netesnosti héliom pri 80 stupňoch (normálna prevádzková teplota) poskytuje kvantitatívne, nedeštruktívne meranie integrity tesnenia. Metóda: pumpujte na prstenec medzi PFA plášťom a kovovým jadrom (alebo len samotné jadro, ak je duté) a potom nastriekajte hélium okolo tesnenia a sledujte hmotnostný spektrometer. Nový ohrievač je vhodný, ak je jeho netesnosť<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) skoré zlyhanie signálu. Testovanie pri teplote identifikuje chyby, ktoré sa otvoria iba vtedy, keď sa komponenty ohrievača roztiahnu inak.

Prečo testovať pri 80 stupňoch (nie pri izbovej teplote)
PFA (CTE 110–120 ppm/stupeň) a kovové jadro (CTE 14–17 ppm/stupeň) rastú výrazne odlišnou rýchlosťou. Diferenciálna expanzia pre 20 mm dlhé rozhranie tesnenia pri 80 stupňoch je ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Takýto relatívny posun o 0,1 mm môže otvoriť nepatrnú medzeru, ktorá sa uzavrie pri teplote okolia. Skúška tesnosti tesnenia pri izbovej teplote neznamená, že prejde testom pri 80 °C. Testovanie pri 80 stupňoch je ekvivalentné skutočným prevádzkovým podmienkam.

Metóda: Ohrievač sa pred testovaním predhrieva v peci na 80 stupňov počas 1 hodiny. Alebo spustite ohrievač na nízky výkon (10 % menovitý výkon), aby sa sám -zahrial na 80 °C a zároveň ochladzoval oblasť tesnenia (aby sa zabránilo prehriatiu tesnenia). Počas testu PFA v blízkosti tesnenia nesmie presiahnuť 100 stupňov.

Postup testu netesnosti hélia
Potrebné vybavenie:

Héliový hmotnostný spektrometer detektor úniku (Pfeiffer, Agilent atď.)

Vákuová pumpa schopná 10-3 mbar

Héliová striekacia pištoľ s jemným otvorom

Rúra alebo zdroj tepla 80 stupňov

Krok za krokom:

Utesnite prístup k jadru Ak je kovové jadro duté (bežné u rúrkových ohrievačov), utesnite jeden koniec vákuovou armatúrou. Ak je jadro pevné, prstencový priestor medzi jadrom a PFA musí byť prístupný cez port v studenej časti.

Vyprázdnite vnútro jadra alebo prstencovú medzeru, ku ktorej je pripevnený detektor úniku. Evakuujte na < 10-2 mbar.

Zahrejte na 80 stupňov . - Umiestnite ohrievač do rúry (vzduch) alebo ho zohrejte pomocou vyhrievacej pásky okolo studenej časti. Držte pri teplote 80 stupňov 30 minút.

Striekanie hélia: Pomocou striekacieho kanóna nastriekajte hélium na rozhranie tesnenia (kde sa PFA stretáva s kovovým jadrom alebo kde jadro opúšťa PFA). Tiež nastriekajte zvar koncového uzáveru, ak existuje, a akékoľvek iné spoje.

Monitor rýchlosti úniku: Rýchlosť úniku v mbar·l/s na hmotnostnom spektrometri. Hrot označuje netesnosť v striekanej oblasti.

Požiadavky na prijatie nového ohrievača:

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

1 × 10-6 až 1 × 10-5 - Vhodné na bežné priemyselné použitie.

1 × 10⁻⁵ až 1 × 10⁻⁴ – okrajová; môže zlyhať skoro vo vlhkom prostredí.

1 X 10 -4 Odmietnuté; veľký alebo zjavný únik.

Výsledky a interpretácia
Miera úniku pri 80 stupňoch (mbar L/s) Ekvivalentný priemer otvoru (µm) Očakávaná životnosť (roky, 80 % RH) Akcia<1 x 10-6<0.1>10 Prijať, najlepšia kvalita
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0,1 – 0.3 5 – 10 Prijať štandard
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0,3–0.5 3–5 OK len pre suché prostredie
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
Typické miesta úniku v ohrievačoch PFA
Miesto, príčina úniku, identifikácia úniku
Studený koniec (výstupný bod jadra) Zlá priľnavosť kovu k spreju PFA He v spodnej časti jadra.
Weld PFA End CapPartial fusion Spray Obvod viečka
Lisovaná prírubová spojkaZmršťovacia medzera od lišty Nastriekajte He na prechod z príruby na plášť
Nádržka na teplomernú nádobku (ak je k dispozícii) Tenké dno Nastriekajte Prasknutý He do otvoru nádobky
Nie je utiahnutá kompresná objímka. Nastriekajte na pravé stehy
Príklad poľa
Testovanie tesnosti héliom pri 80 stupňoch sa vyžadovalo pre všetky prichádzajúce ohrievače PFA pri výrobe polovodičov. Séria 20 ohrievačov prežila testy pri izbovej teplote (< 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.

Záver: testujte pri 80 stupňoch, nie pri izbovej teplote
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 predpovedá skoré zlyhanie (1-3 roky). Pre kritické aplikácie (polovodiče, farmácia, vysoká vlhkosť) testovanie netesnosti hélia pri 80 stupňoch s prijateľnosťou<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.