Tesnenie kovového jadra v ohrievači PFA-kde vnútorný vykurovací článok vystupuje z plášťa PFA-je najbežnejšou cestou pre prenikanie vlhkosti a prípadnú zemnú poruchu. Overenie integrity tesnenia pri izbovej teplote je nedostatočné, pretože tepelná rozťažnosť pri prevádzkovej teplote môže otvoriť mikroskopické medzery. Detekcia úniku hélia pri 80 stupňoch (typická prevádzková teplota) poskytuje kvantitatívny, ne-deštruktívny test integrity tesnenia. Metóda: evakuujte prstencový priestor medzi plášťom PFA a kovovým jadrom (alebo samotným jadrom, ak je duté), potom nastriekajte hélium okolo tesnenia pri monitorovaní hmotnostného spektrometra. Prijateľná miera úniku pre nový ohrievač je<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar·l/s) predpovedajú skoré zlyhanie. Testovanie pri teplote odhaľuje chyby, ktoré sa otvárajú iba vtedy, keď sa komponenty ohrievača rozťahujú rozdielne.
Prečo testovať pri 80 stupňoch (nie pri izbovej teplote)
PFA (CTE 110–120 ppm/stupeň) a kovové jadro (CTE 14–17 ppm/stupeň) expandujú veľmi rozdielnymi rýchlosťami. Pri 80 stupňoch zaznamená 20 mm dlhé rozhranie tesnenia rozdielnu expanziu ΔL=(_PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Tento relatívny pohyb 0,1 mm môže otvoriť mikroskopickú medzeru, ktorá sa uzavrie pri izbovej teplote. Tesnenie, ktoré prejde testom netesnosti pri izbovej teplote, môže zlyhať pri 80 stupňoch. Testovanie pri 80 stupňoch simuluje skutočné prevádzkové podmienky.
Metóda: Pred testovaním umiestnite ohrievač na 1 hodinu do rúry na 80 stupňov. Prípadne použite ohrievač na nízky výkon (10 % menovitého výkonu), aby sa samo -zahrial na 80 stupňov, kým sa oblasť tesnenia ochladí (aby sa zabránilo prehriatiu tesnenia). PFA v blízkosti tesnenia by počas testovania nemala presiahnuť 100 stupňov.
Postup testu netesnosti hélia
Potrebné vybavenie:
Héliový hmotnostný spektrometer detektor úniku (napr. Pfeiffer, Agilent)
Vákuové čerpadlo schopné<10⁻³ mbar
Héliová striekacia pištoľ s jemnou tryskou
Rúra alebo zdroj ohrevu na 80 stupňov
Krok-za{1}}krokom:
Utesnite prístup k jadru: Ak je kovové jadro duté (typické pre rúrkové ohrievače), utesnite jeden koniec vákuovou armatúrou. Ak je jadro pevné, prstencová medzera medzi jadrom a PFA musí byť prístupná cez port v studenej časti.
Evakuujem: Pripojte detektor úniku k vnútornej časti jadra alebo k prstencovej medzere. Evakuovať do<10⁻² mbar.
Zahrejte na 80 stupňov: Umiestnite ohrievač do rúry (vzduch) alebo ho zohrejte pomocou vyhrievacej pásky omotanej okolo studenej časti. Udržujte 80 stupňov po dobu 30 minút.
Nastriekajte hélium: Pomocou striekacej pištole nasmerujte hélium na rozhranie tesnenia (kde sa PFA stretáva s kovovým jadrom alebo kde jadro opúšťa PFA). Nastriekajte aj zvar koncového uzáveru (ak existuje) a akékoľvek iné spoje.
Sledujte rýchlosť úniku: Hmotnostný spektrometer zobrazuje rýchlosť úniku v mbar·l/s. Hrot označuje netesnosť v mieste striekania.
Kritériá prijatia nového ohrievača:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ až 1 × 10⁻⁵ – Prijateľné na všeobecné priemyselné použitie.
1 × 10⁻⁵ až 1 × 10⁻⁴ – okrajová; môže zlyhať skoro vo vlhkom prostredí.
1 × 10⁻⁴ – Odmietnuť; viditeľný alebo hrubý únik.
Interpretácia výsledkov
| Miera úniku pri 80 stupňoch (mbar·l/s) | Ekvivalentný priemer otvoru (µm) | Očakávaná životnosť (roky, 80 % RH) | Akcia |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | Prijať, najlepšia kvalita |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | Prijmite štandard |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | Akceptujte iba suché prostredie |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | Okrajové – zamietnuť ako kritické |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | Odmietnuť – zlyhá skôr |
Bežné miesta úniku v ohrievačoch PFA
| Poloha | Príčina úniku | Detekčná metóda |
|---|---|---|
| Výstupný bod jadra (studený koniec) | Zlá priľnavosť medzi PFA a kovom | Nastriekajte He na základňu jadra |
| Zvar koncovky PFA | Neúplná fúzia | Nastriekajte He okolo obvodu čiapky |
| Lisovaný prírubový spoj | Zmršťovacia medzera od lisovania | Nastriekajte He na prechod-do{1}}plášťa |
| Jímka (ak je k dispozícii) | Tenké dno popraskané | Nastriekajte He do otvoru nádobky |
| Kompresná armatúra | Objímka nesedí | Nastriekajte ho na priliehajúce závity |
Príklad poľa
Výrobca polovodičov požadoval testovanie netesnosti hélia pri 80 stupňoch pre všetky prichádzajúce ohrievače PFA. Séria 20 ohrievačov prešla testovaním pri izbovej teplote (<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.
Záver: Testujte pri 80 stupňoch, nie pri izbovej teplote
Overenie integrity tesnenia kovového jadra ohrievača PFA pomocou detekcie netesnosti hélia pri 80 stupňoch odhaľuje chyby, ktoré sú neviditeľné pri izbovej teplote v dôsledku rozdielnej tepelnej rozťažnosti PFA a kovu. Miera úniku<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 predpovedá skoré zlyhanie (1–3 roky). Pre akúkoľvek kritickú aplikáciu (polovodičové, farmaceutické, vysoká-vlhkosť) špecifikujte testovanie úniku hélia pri 80 stupňoch s akceptáciou<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.
