Компрессионные методы контроля герметичности

Компрессионные методы контроля герметичности основаны на регистрации параметров индикаторной жидкости и газов, проникающих под давлением в сквозные дефекты контролируемого объекта.

где Г_ж — объем вытекшей жидкости; т — время наблюдения .

Для удобства индикации утечек в ряде случаев на наружную поверхность контролируемого объекта предварительно наносят меловую обмазку толщиной 40—60 мкм. Для обмазки готовят сметанообразный водный раствор мела и наносят его с помощью жесткой волосяной кисти или любым другим способом тонким равномерным слоем на поверхность и высушивают. Ориентировочно на 1,0 м² проверяемой поверхности необходимо 0,3 л меловой обмазки.

На фильтровальной бумаге и меловом покрытии пятна жидкости, особенно масла и керосина, более заметны. Кроме того, удобно определять объем вытекшей жидкости путем взвешивания фильтровальной бумаги до и после сбора вытекшей жидкости где mi и т₂ — масса бумаги соответственно до и после сбора жидкости; — плотность жидкости.

Чувствительность гидростатического метода Д при одном и том же давлении зависит от времени выдержки проверяемого объекта под давлением.

На рис. 16 приведена зависимость чувствительности гидростатического метода контроля от времени выдержки т для двух величин диаметров пятна масла (1 мм и 2 мм) на фильтровальной бумаге 1431.

На рис. 17 приведена зависимость чувствительности гидростатического метола от времени выдержки для керосино-мелового способа.

Чувствительность контроля повышается при увеличении времени выдержки до 10—15 мин. Дальнейшее увеличение времени выдержки нецелесообразно, так как не приводит к заметному повышению чувствительности

В производственных условиях надежно регистрируется пятно диаметром не менее 2 мм, поэтому предельной чувствительностью гидростатического метода с использованием в качестве индикаторной жидкости масла следует

ААПз считать величины: 3 . 10“⁴мм³ • —— при т = 60 с; 1 х

X 10^-4 мм³ • —при т = 180 с; 2 • 10~⁵мм³ • _при т== = 900 с.

В табл. 4 приведены величины эквивалентных утечЛ воздуха при различных давлениях.

Чувствительность гидростатического метода при использовании в качестве индикаторной жидкости керосина и порядок осмотра при контроле приведены в табл. 5.

Повышения чувствительности гидростатического метода контроля можно добиться за счет ввода колебаний в индикаторное вещество или в контролируемый объект [50]. Интересные результаты были получены Я. Р. Коноваловым и И. М. Германовичем [28] в опытах по определению влияния вибрации на высоту и скорость поднятия жидкости в стеклянных капиллярах диаметром 0,12 и 0,352 мм. Исследования проводили с использованием воды, эмульсии на основе товарного солидола (ГОСТ 4366—64) и машинного масла (ГОСТ 8245—56). Источником вибраций служил ультразвуковой генератор мощностью 1,5 кВт, частотой 23— 24 кГц. В результате воздействия вибраций возросла высота подъема жидкости в капиллярах (на 7—87 мм) и скорость движения через капилляры (в 3—5 раз).

Ускорение прохождения жидкости через капилляры под влиянием вибрации авторы объясняют тем, что звуковое поле, вероятно, вызывает повсеместное ускорение процессов, которые происходят на границе раздела твердой и жидкой фаз. Основным фактором является перемешивание жидкости, вызываемое радиальным давлением и давлением, создаваемым звуковыми колебаниями. Особенно важным в данном случае является, по-видимому, последний фактор, который возникает у препятствий и приводит к отрыву пограничного слоя жидкости, благодаря чему обеспечивается доступ свежих порций жидкости к поверхности твердого тела, контактирующего с жидкостью. Это

ускоряющее действие наблюдается в весьма широком диапазоне звуковых и ультразвуковых частот (от 70 Гц до нескольких МГц).

А. А. Трущенко [481 предложил и опробовал в производственных условиях керосино-вакуумный способ контроля герметичности. Испытание этого способа при контроле герметичности сварных соединений стенки резервуара емкостью 5000 м³ показало его высокую эффективность.

Чувствительность гидростатического метода в большой мере зависит от чистоты индикаторной жидкости. Механические примеси забивают каналы неплотностей и, кроме того, являются центрами образования слоев облитерации, уменьшающих просвет канала. Растворимые примеси увеличивают вязкость контрольной жидкости, что способствует уменьшению потока. Особое влияние оказывают поверхностно-активные вещества — компоненты смазок, применяемых при сборке гидрогазовых систем, вымываемые керосином в процессе контроля. При их наличии в керосине поток через сравнительно малую неплотность может остановиться. Использование загрязненных индикаторных жидкостей может привести к наличию скрытых дефектов герметичности, не выявленных в процессе контроля, которые могут проявиться как значительные течи при действии эксплуатационных факторов (вибраций, гидравлических ударов и др.).

Характерной ошибкой гидростатического метода контроля является принятие за дефект пятен на меловом покрытии или фильтровальной бумаге, возникающих от выступающей из соединений смазки, применяемой при сборке системы. Поэтому перед контролем все соединения должны быть очищены снаружи от следов смазки.

При пневматическом методе испытаний контролируемый объект заполняют воздухом или азотом под избыточным давлением, указанным в технических условиях. На наружную поверхность объекта наносят индикаторное вещество. При наличии течей индикаторный газ проникает через них, образуя пузырьки в индикаторном веществе. По ним производят качественную оценку герметичности объекта. Количественная оценка общей герметичности производится путем замера падения давления за определенный промежуток времени с последующим пересчетом на величину утечки где т — время замера падения давления.

В качестве индикаторных веществ применяют пенные эмульсии или массу на глицериновой основе, которую приготовляют из расчета 1 г мыльного порошка «Нега» на 10 см³ дистиллированного глицерина. Компоненты массы должны быть хорошо перемешаны и взбиты на установке типа миксер непосредственно перед нанесением и через каждый час в процессе нанесения. Глицериновую массу можно применять для контроля при температуре окружающего воздуха от 223 К до 303 К. Зависимость чувствительности пневматического метода от времени наблюдения в случае применения мыльной эмульсии приведена на рис. 18.

Следует учитывать, что время наблюдения не должно превышать 5 мин, так как по истечении этого времени мыльная пленка начинает усыхать, терять свои эластичные свойства и на отдельных участках образовывать каверны.

Чувствительность пневматического метода в случае применения глицериновой массы составляет при контроле

сварных соединений 1,33 • 10"³мм³ •     , при контроле

ниппельных и фланцевых соединений — 6,62 • 10~³мм³ х ., МПа

Осмотр-глицериновой массы с целью выявления газодится дважды: первый раз по истечении 3— 5 мин после нанесения, второй — по истечении 20—30 мин.

Ряд авторов производили сравнительные исследования возможностей гидростатического и пневматического методов контроля герметичности. В работе Б. М. Шляпошникова и В. Ф. Соколова [54] приведены результаты срав-

Вначале каждый образец и отсек испытывали воздухом, давление которого последовательно повышали от 9,81 х X 10³ до 4,9 • 10⁴ Па с интервалом 9,81 • 10³ Па. На кажле окончания воздушных испытаний проводили гидростатические испытания этих же образцов и отсеков при давлении 9,81 • 10⁴ — 1,27 • 10⁵ Па. Под давлением образцы и отсеки выдерживали в течение часа, после чего их осматривали и отмечали выявленные течи. По аналогичной программе проводили сравнительные испытания воздухом и водой [45] замкнутых металлоконструкций объемом 2—80 м³ с той лишь разницей, что давление воды составляло 9,81 . 10⁴ — 4,9 - 10⁵ Па.

Результаты сравнительных ⁴ испытаний приведены в табл. 6. Все конструкции в таблице разбиты на две группы. При испытании конструкций, отнесенных к первой группе, использовали воду при давлении до 1,96-10⁵ Па, ко второй — при давлении (2,9—4,9) • 10^б Па.

Таблица 6

Результаты сравнительных испытаний образцов, отсеков и замкнутых конструкций

По результатам работы А. А.Трущенко [47] при испытании сварных соединений из восьми неплотностей, обнаруженных при использовании керосина, только шесть было выявлено сжатым воздухом (Р = 9,81 • 10⁵ Па), т. е. чувствительность гидростатического метода оказалась в 1,33 раза выше чувствительности пневматического.

По данным В. Ф. Соколова [45], полученным при контроле непроницаемости сварных соединений сжатым воздухом (Р = 4,9. • 10³ Па) и водой (давление 9,81 «10⁴— 1,37.10⁵ Па), из 364 течей, обнаруженных пневматическими испытаниями водой, было выявлено 323 течи или 88,7%, т. е. чувствительность пневматического метода (при данном соотношении давлений) оказалась в 1,12 раза выше чувствительности гидростатического.

Г. Ю. Баритом [9] установлено, что для обнаружения неплотностей во фланцевых соединениях трубопроводов с паронитовыми прокладками при рабочем давлении воды (1,57 — 1,96) • 10⁶ Па достаточно создать испытательное давление сжатого воздуха в три—восемь раз меньше, чем при гидростатических испытаниях.

Таким образом, в каждом конкретном случае выбирается тот или иной вид испытаний в зависимости от требований, предъявляемых к контролируемой конструкции, с учетом выше приведенных возможностей методов.