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極高真空設備中的冷漏實驗結果與分析
發布時間:2019-05-07 19:19:49 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
  在重復性冷熱沖擊實驗前,s*先對系統進行殘氣分析。圖16-48是系統殘氣質譜圖。從該圖中可以看出,H2(2)和H20(18)是主峰,說明系統中可能不存在較大的可檢漏隙。接著用氦峰定標法對液氮膽,液氦膽及所有密封法蘭進行檢漏,亦未發現可檢漏隙。這與上述分析是一致的。
  
  系統經多次反復烘烤和冷卻后,由于材料的脹縮率不同,一般說來,在強迫冷卻過程中(注入液氮或液氦),焊縫處容易產生拉裂型的“冷漏”現象;而在自然冷卻過程中,法蘭密封連接處容易出現分離型漏隙,當然,也有可能產生拉裂型的“冷漏”現象。圖16-49是系統經烘烤自然冷卻到室溫時的殘氣質譜圖。圖中,主峰是N2 (28),H2(2),N+(14)和Q(32)等,這與正常烘烤后的通用殘氣質譜圖(H2是主峰)不相符合。說明該系統可能存在著較大的可檢漏隙。我們進一步用如下的實驗來確定漏孔的性質和部位。
  
  在低溫泵液氮膽內注入液氮,系統真空度由2.6×10-4Pa提高到5×10-5Pa,可初步判斷液氮膽工作正常。在液氦膽內注入液氮,系統真空度驟然降低到2.6×10-3Pa。圖16-50是對應的殘氣質譜圖。從圖中可以看出,主峰N2 (28)、N+(14)、0z(32)、Ar(40)等,這是典型的空氣質譜圖。這說明液氦膽的某一焊縫產生了“冷漏”覡象。接著用噴吹法向液氦膽內吹入氦氣,確定出漏孔位置在頸管焊縫接頭處。圖16-51是相應的氦峰質譜檢漏圖。

  
  如何消除這一漏隙?通常采用重新補焊的方式較為穩妥可靠。然而,在這種情況下,焊縫漏隙是在頸管內部,無法進行原位補焊。若層層割開后逐一補焊,這無異于重新做泵,且擔著新的風險。為此,嘗試了一種新的方法——超高真空補漏膠噴涂堵漏法。其具體做法是:①用專用工具將該補漏膠均勻噴涂到漏隙處;②升溫固化,使補漏膠與孔隙粘結牢固并具有一定的強度;③反復上述步驟數次,直到認為滿意為止。
  
  采用這種方法堵漏后,先在室溫下對原漏隙進行氦峰法檢漏,再用液氮浸泡法進一步檢漏,并分別畫出相應的殘氣質譜圖和氦質譜檢漏圖,均未發現有“冷漏”,說明用此法來消除“冷漏”現象基本成功。
  
  在消除焊縫處的“冷漏”之后,進一步對所有的法蘭密封連接處進行氦峰法檢漏。結果發現大法蘭密封連接處有漏隙存在,其殘氣質譜圖如圖16-52所示。



  
  這主要是由于法蘭、螺釘等連接處因脹縮率不同而引起密封墊圈分離變形的緣故。采用多次壓緊法蘭的方法,并通過測量系統真空度變化和監測噴吹法檢漏時氦峰變化譜圖(直到氦峰譜圖無變化反應時為止)來消除漏隙。在這一過程中,法蘭共壓緊五次,系統真空度從4×10-5Pa提高到6×10-6Pa,相應的氦峰變化從較大一直變到與本底氦峰一致。至此,認為已消除了該漏隙。
  

  z*后,進行了穩定性冷熱沖擊實驗,以進一步考驗焊縫及法蘭連接處的密封性能。系統經過大約190℃,110h的烘烤保溫后,自然冷卻到室溫,系統真空度為2×10 -16Pa,圖16-53足相應的殘氣質譜圖。從圖中可以看出,H2(2)是主峰,大致可以分析出烘烤過程是正常的。進一步對所有密封處(液氮膽、液氦膽、連接法蘭、規管密封法蘭、充氣密封法蘭及超高真空閥門等)進行噴吹法氦質譜檢漏,均未發現可檢漏孔。圖16-54是這一檢漏過程中的連續掃譜圖。接著,在液氮膽內注入液氮,系統真空度提高到4×10-7Pa。圖16-55是相應的殘氣質譜圖。z*后在液氦膽內注入液氦,并再次仔細對所有密封處進行氦峰定標檢漏,均未發現有可檢漏孔。圖16-56為液氦膽內注入液氦后,氦譜定標檢漏時的殘氣質譜圖。
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