จะตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลแกนโลหะของเครื่องทำความร้อน PFA โดยใช้การตรวจจับการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศาได้อย่างไร

เส้นทางที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการแทรกซึมของความชื้นและความผิดปกติของกราวด์ในที่สุดอยู่ที่ซีลแกนโลหะของเครื่องทำความร้อน PFA- ซึ่งองค์ประกอบความร้อนภายในจะออกจากปลอก PFA ต้องตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลที่อุณหภูมิใช้งาน เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนสามารถเปิดรูเล็กๆ ที่ไม่มีอยู่ที่อุณหภูมิแวดล้อมได้ การทดสอบการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศา (อุณหภูมิการทำงานปกติ) ให้การวัดความสมบูรณ์ของซีลในเชิงปริมาณและไม่ทำลาย วิธีการ: ปั๊มบนวงแหวนระหว่างปลอก PFA และแกนโลหะ (หรือเฉพาะแกนเองถ้ากลวง) จากนั้นฉีดฮีเลียมไปรอบๆ ซีลและดูแมสสเปกโตรมิเตอร์ เครื่องทำความร้อนใหม่จะเหมาะสมหากมีอัตราการรั่ว<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/วินาที) ส่งสัญญาณความล้มเหลวก่อนกำหนด การทดสอบที่อุณหภูมิจะระบุข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อส่วนประกอบเครื่องทำความร้อนขยายตัวแตกต่างออกไป

ทำไมต้องทดสอบที่ 80 องศา (ไม่ใช่ที่อุณหภูมิห้อง)
PFA (CTE 110–120 ppm/ องศา ) และแกนโลหะ (CTE 14–17 ppm/ องศา ) เติบโตที่ความเร็วที่แตกต่างกันอย่างมาก การขยายส่วนต่างสำหรับส่วนต่อประสานซีลยาว 20 มม. ที่ 80 องศาคือ ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 มม. การเลื่อนสัมพัทธ์ 0.1 มม. ดังกล่าวสามารถเปิดช่องว่างเล็กๆ ซึ่งปิดที่อุณหภูมิแวดล้อมได้ การทดสอบการรั่วที่อุณหภูมิห้องบนซีลไม่ได้หมายความว่าจะผ่านการทดสอบที่ 80C การทดสอบที่ 80 องศา เทียบเท่ากับสภาพการใช้งานจริง

วิธีการ: อุ่นเครื่องทำความร้อนในเตาอบที่อุณหภูมิ 80 องศาเป็นเวลา 1 ชั่วโมงก่อนทำการทดสอบ หรือเปิดเครื่องทำความร้อนโดยใช้พลังงานต่ำ (อัตรา 10%) เพื่อให้ความร้อนตัวเอง-ถึง 80C ในขณะที่ระบายความร้อนบริเวณซีล (เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของซีล) ในระหว่างการทดสอบ PFA ในบริเวณใกล้เคียงของซีลจะต้องไม่เกิน 100 องศา

ขั้นตอนการทดสอบการรั่วของฮีเลียม
อุปกรณ์ที่จำเป็น:

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียมสเปกโตรมิเตอร์ (Pfeiffer, Agilent ฯลฯ)

ปั๊มสุญญากาศขนาด 10-3 mbar

ปืนสเปรย์ฮีเลียมปากละเอียด

เตาอบหรือแหล่งความร้อน 80 องศา

ทีละขั้นตอน:

ปิดผนึกการเข้าถึงแกน หากแกนโลหะกลวง (เหมือนกับเครื่องทำความร้อนแบบท่อ ) ให้ปิดผนึกปลายด้านหนึ่งด้วยข้อต่อสุญญากาศ หากแกนกลางแข็ง จะต้องเข้าถึงช่องว่างวงแหวนระหว่างแกนกลางและ PFA ผ่านพอร์ตในส่วนเย็น

อพยพออกจากแกนภายในหรือช่องว่างวงแหวนซึ่งติดตั้งเครื่องตรวจจับการรั่วไหลไว้ อพยพไปที่ < 10-2 มิลลิบาร์

ให้ความร้อนถึง 80 องศา . - วางเครื่องทำความร้อนในเตาอบ (อากาศ) หรือใช้เทปทำความร้อนพันรอบส่วนที่เย็น กดค้างไว้ที่ 80 องศาเป็นเวลา 30 นาที

สเปรย์ฮีเลียม: ใช้ปืนสเปรย์ สเปรย์ฮีเลียมที่ส่วนต่อซีล (บริเวณที่ PFA บรรจบกับแกนโลหะ หรือบริเวณที่แกนออกจาก PFA) ฉีดสเปรย์เชื่อมฝาท้ายหากมีหรือข้อต่ออื่นๆ

เครื่องวัดอัตราการรั่วไหล: อัตราการรั่วไหลในหน่วย mbar·L/s บนแมสสเปกโตรมิเตอร์ เข็มบ่งชี้ว่ามีการรั่วไหลบริเวณที่ฉีดพ่น

ข้อกำหนดการยอมรับของเครื่องทำความร้อนใหม่:

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

1 × 10-6 ถึง 1 × 10-5 - เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมทั่วไป

1 × 10⁻⁵ ถึง 1 × 10⁻⁴ – ส่วนขอบ; อาจล้มเหลวในช่วงบริการที่มีความชื้น

1 X 10 -4 ถูกปฏิเสธ; การรั่วไหลขนาดใหญ่หรือชัดเจน

ผลลัพธ์และการตีความ
อัตราการรั่วไหลที่ 80 องศา (mbar L/s) เส้นผ่านศูนย์กลางรูเทียบเท่า (µm) อายุการใช้งานที่คาดหวัง (ปี 80% RH) การกระทำ<1 x 10-6<0.1>10ยอมรับ คุณภาพดีที่สุด
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0.1–0.3 5–10 ยอมรับสำหรับมาตรฐาน
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0.3–0.5 3–5 ใช้ได้สำหรับสภาพแวดล้อมที่แห้งเท่านั้น
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
จุดรั่วซึมทั่วไปในเครื่องทำความร้อน PFA
ตำแหน่ง สาเหตุของการรั่วไหล การระบุการรั่วไหล
ปลายเย็น (จุดทางออกของแกน) การยึดเกาะของโลหะกับ PFA Spray He ที่ด้านล่างของแกนไม่ดี
เชื่อม PFA End Capสเปรย์ฟิวชั่นบางส่วนเป็นเส้นรอบวงของฝาครอบ
ข้อต่อหน้าแปลนแบบขึ้นรูป ช่องว่างการหดตัวจากการขึ้นรูป สเปรย์ He ที่การเปลี่ยนหน้าแปลนเป็นฝัก
บ่อเทอร์โมเวลล์ (ถ้ามี) สเปรย์ก้นบางแตกเป็นช่องเปิดเทอร์โมเวลล์
ข้อต่อสวมอัด ปลอกโลหะไม่รัดแน่น สเปรย์ เขาเย็บตะเข็บด้านขวา
สนามตัวอย่าง
จำเป็นต้องมีการทดสอบการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศาสำหรับเครื่องทำความร้อน PFA ที่เข้ามาทั้งหมดโดยการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องทำความร้อนจำนวน 20 เครื่องผ่านการทดสอบอุณหภูมิห้อง (< 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.

สรุป: ทดสอบที่ 80 องศา ไม่ใช่อุณหภูมิห้อง
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 ทำนายความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ (1-3 ปี) สำหรับการใช้งานที่สำคัญ (เซมิคอนดักเตอร์ ยา ความชื้นสูง) การทดสอบการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศาโดยยอมรับได้<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.