泄漏測試時節(jié)省氦氣的幾個實用技巧

憑借著多項優(yōu)異性能，氦氣一直被廣泛用作為泄漏測試時的示蹤氣體：

氦氣在空氣中的自然本底很低，因此泄漏氣體能與周圍空氣可靠地區(qū)分開；

氦氣是惰性的，不會與任何其他介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；

氦氣不會排放到典型的工業(yè)測試區(qū)域內(nèi)；

氦氣對健康無害，并且符合環(huán)保要求。

然而，由于氦氣的稀缺性，其價格一直居高不下，給檢漏操作帶來了不小的成本壓力。為了幫助用戶盡可能地節(jié)約成本，英福康特別整理了在真空檢漏中節(jié)省氦氣的多個方法、詳細(xì)步驟以及注意事項，希望能給您帶來一些幫助

科學(xué)控制氦氣濃度：作為一種惰性氣體，氦氣其實只需與空氣混合，就可用于泄漏測試。并且，在很多的工業(yè)應(yīng)用中，也并沒有要求使用純氦氣。因此，只需科學(xué)控制混合氣體中氦氣的濃度，便能夠在確保檢測精度的同時，節(jié)約用氣成本。

那么，如何控制氦氣濃度呢？

1）了解氦氣濃度偏差與可檢測泄漏率偏差的關(guān)系

混合氣體中氦氣濃度的任何偏差都會導(dǎo)致泄漏率的偏差，而且通常會放大。

例如，泄漏測試需使用10% 氦氣含量的混合氣體。若氦氣濃度波動±10%（氦氣濃度在9%和11%之間波動），則檢測到的泄漏率偏差為±10%（=1%/10%）。

為了準(zhǔn)確檢測泄漏，氦氣混合物的濃度應(yīng)控制在絕對濃度的5%范圍內(nèi)(例如，在氦氣濃度為10%的例子中，濃度應(yīng)始終保持在9.5%至10.5%之間），則泄漏率的偏差也會控制在5%以內(nèi)，例如，2·10-5 mbar·l/s 的泄漏率顯示為 2.1·10-5 mbar·l/s 的泄漏率。

2）使用靈敏度足夠高的檢漏儀

因為檢漏儀只會對示蹤氣體中的氦氣部分產(chǎn)生反應(yīng)，因此在使用稀釋氦氣進(jìn)行檢測時，所使用的檢漏儀必須有著足夠高的靈敏度。例如，如果示蹤氣體混合物中含有 10% 的氦氣，那么檢漏儀必須能夠檢測到比實際泄漏率小十分之一的泄漏，即泄漏率的 1/10。

3）根據(jù)稀釋氦氣調(diào)整泄漏檢測流程

使用稀釋氦氣，還需要提前調(diào)整泄漏檢測標(biāo)準(zhǔn)操作程序，主要包括校準(zhǔn)檢漏儀以及設(shè)置觸發(fā)水平。您可以通過調(diào)整觸發(fā)值或在校準(zhǔn)程序中調(diào)整泄漏率來補(bǔ)償較低的氦氣濃度。、

提示：INFICON 的嗅探式檢漏儀允許在檢漏儀菜單中輸入所用氦氣的濃度，檢漏儀軟件會自動進(jìn)行所有調(diào)整 - 以便輕松可靠地使用稀釋示蹤氣體。(若您使用的是 INFICON 嗅探式檢漏儀時，可以跳過本章的其余部分，直接進(jìn)入下一個標(biāo)題）。

調(diào)整觸發(fā)值時，應(yīng)將新的觸發(fā)水平設(shè)置為原始值乘以氦濃度。

示例：如果要測試 2·10-5 毫巴-升/秒的剔除泄漏率，并且只打算使用10%的氦氣，則需要將觸發(fā)水平調(diào)整為

2·10-5 mbar·l/s * 10% = 2·10-6 mbar·l/s。

如果要測試 3·10-6 毫巴-升/秒的剔除泄漏率，并且只打算使用 30% 的氦氣，則需要將觸發(fā)水平調(diào)整為

3·10-5 mbar·l/s * 30% = 9·10-6 mbar·l/s。

另外，若您想在校準(zhǔn)過程中補(bǔ)償氦氣濃度，最直接的方法是使用一個測試漏孔進(jìn)行校準(zhǔn)，該漏孔也充有氦氣濃度。不過，您也可以使用充有純氦氣的校準(zhǔn)泄漏進(jìn)行正確校準(zhǔn)。為此，只需按氦氣百分比調(diào)整校準(zhǔn)泄漏率即可。校準(zhǔn)設(shè)置中使用的泄漏率應(yīng)該是測試泄漏的泄漏率除以氦氣濃度。

示例：3·10-6 mbar·l/s 校準(zhǔn)泄漏將用于校準(zhǔn)。系統(tǒng)將使用空氣中 10% 的氦氣混合物。因此，只有 10% 的泄漏氣體是氦氣。在這種情況下，可以將泄漏率設(shè)置為3·10-6 mbar · l/s / 10% = 3·10-5 mbar·l/s。在校準(zhǔn)程序中，系統(tǒng)將在校準(zhǔn)后正確顯示所有檢測到的泄漏率

如果您使用相同的校準(zhǔn)泄漏，但打算使用30%的氦氣，則需要將校準(zhǔn)設(shè)置調(diào)整為

3·10^-5 mbar·l/s / 30% = 1·10^-4 mbar·l/s。

請注意，在這種方法中，觸發(fā)值不應(yīng)改變其原始值。

4）使用線性度良好的檢漏儀

當(dāng)使用較低濃度的氦氣時，檢漏儀的氦氣信號將更接近檢漏儀的檢測極限。在這種情況下，要特別注意的是，必須使用更大的泄漏量進(jìn)行校準(zhǔn)，才能獲得準(zhǔn)確且可重復(fù)的校準(zhǔn)結(jié)果。不過，這需要檢漏設(shè)備具有良好的線性度與精度。

5）在真空檢漏中使用動態(tài)背景抑制

使用稀釋氦氣可在為較大體積部件檢測時節(jié)省大量費(fèi)用。但是，在真空泄漏測試中，使用低濃度氦氣需要等待較低的背景水平，真空室抽真空也會因此耗費(fèi)不少時間。

為了解決這個問題，INFICON 推出了 I-Zero 動態(tài)背景抑制（申請中）。LDS3000 檢測系統(tǒng)具有出色的可重復(fù)性和線性度，能夠精確預(yù)測背景信號的下降情況。I-Zero 則可在背景不斷降低的情況下可靠地測量小泄漏率，且不會漏檢。通過 I-Zero 背景預(yù)測，可以快速啟動測量，從而在不影響吞吐量的情況下節(jié)省大量氦氣。

回收和再利用氦氣：在許多工業(yè)流程中，還可通過泄漏檢測后從待檢測部件中回收氦氣來減少氦氣消耗。通常情況下，只回收充入氦氣的超壓部分，例如，如果一個部件充入 5 巴氦氣進(jìn)行泄漏測試，氦氣將被排放回示蹤氣體供應(yīng)系統(tǒng)，直到部件中的壓力降至大氣壓。在這種情況下，可以回收 80%的氦氣。剩余的氦氣將留在部件中進(jìn)行輸送。

使用氦氣回收系統(tǒng)時，系統(tǒng)中的氦氣量會隨著每個測試周期而減少。因此，氦氣回收系統(tǒng)需要回充新鮮的氦氣，以保持恒定的氦氣濃度。在我們的實際應(yīng)用中，每個測試周期都需要向系統(tǒng)回充內(nèi)部 20% 的氦氣。

氦氣回收系統(tǒng)也可用于稀釋氦氣。在這種情況下，系統(tǒng)需要回充的氦氣量就會大大減少。如果在空氣中使用 10%的氦氣，則系統(tǒng)在每個測試周期只需回充內(nèi)部零件體積 2%的氦氣

靈活選擇不同純度的氦氣：依據(jù)純度高低，氦氣可分為不同等級，且通常來說，等級越低售價也越低。

氦氣等級 氦氣純度 

氦氣5.0 99.999% 的氦氣和 0.001% 的雜質(zhì) 

氦氣4.0 99.99% 的氦氣和 0.01% 的雜質(zhì) 

氦氣3.0 99.9% 的氦氣和 0.1% 的雜質(zhì) 

氦氣2.0 99% 的氦氣和 1% 的雜質(zhì) 

氦氣3.5 99.95% 的氦氣和 0.05% 的雜質(zhì) 

即使是純度的氦氣，雜質(zhì)含量只有 1%，因此造成的泄漏率誤差也僅為1%。并且，即使將這種低純度氦氣與空氣混合10%，雜質(zhì)造成的泄漏率誤差也只有 1%。

任何等級的氦氣，甚至是低至2.0級的氦氣，都可以順利用于泄漏檢測。因此，根據(jù)實際檢測需求靈活選擇不同等級氦氣，也是節(jié)省用氣成本的一個有效方式

降低部件的充氣壓力？

在實際檢測中，一些用戶會要求降低部件的充氣壓力（以便減少充氣所需的氦氣），然后測試泄漏率是否降低。泄漏率通常隨壓力的二次方而變化，即如果將充氣壓力減半，泄漏率為原來的 1/4。

但這是理論上的結(jié)果，泄漏率還會被其他因素所影響。有些泄漏可能只在較高壓力下才會顯現(xiàn)，因此在低填充壓力下泄漏率可能很低，但在工作壓力下泄漏率就會變大。因此，我們建議始終使用與工作壓力相當(dāng)?shù)氖聚櫄怏w填充壓力進(jìn)行測試。