Hvordan verificeres integriteten af ​​en PFA-varmers metalkerneforsegling ved hjælp af heliumlækagedetektion ved 80 grader?

Den mest udbredte vej for fugtinfiltration og eventuel jordfejl er ved metalkernetætningen på en PFA-varmer,-hvor det interne varmeelement forlader PFA-kappen. Forseglingens integritet skal kontrolleres ved arbejdstemperatur, da den termiske ekspansion kan åbne mikroskopiske huller, der ikke er til stede ved omgivelsestemperatur. Helium lækagetest ved 80 grader (normal driftstemperatur) giver et kvantitativt, ikke-destruktivt mål for tætningsintegritet. Metoden: pump på annulus mellem PFA-kappen og metalkernen (eller bare selve kernen, hvis den er hul) og sprøjt derefter helium rundt om forseglingen og se et massespektrometer. Ny varmeovn er velegnet, hvis dens lækage er<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sek.) signalerer tidlig fejl. Test ved temperatur vil identificere fejl, der kun åbner, når varmelegemekomponenterne udvider sig forskelligt.

Hvorfor teste ved 80 grader (ikke ved stuetemperatur)
PFA (CTE 110-120 ppm/grad) og metalkernen (CTE 14-17 ppm/grad) vokser med væsentligt forskellige hastigheder. Differentialudvidelsen for en 20 mm lang tætningsgrænseflade ved 80 grader er ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. En sådan relativ forskydning på 0,1 mm kan åbne et lille mellemrum, som lukkes ved omgivelsestemperatur. En lækagetest ved stuetemperatur på en tætning betyder ikke, at den vil bestå en 80C-test. Test ved 80 grader svarer til reelle driftsforhold.

Metode: Varmeren forvarmes i en ovn ved 80 grader i 1 time før test. Eller kør varmeren ved lav effekt (10 % nominel) til selv-opvarmning til 80 C, mens tætningsområdet afkøles (for at forhindre overophedning af forseglingen). Under testen må PFA i nærheden af ​​tætningen ikke overstige 100 grader.

Procedure for heliumlækagetest
Nødvendigt udstyr:

Helium massespektrometer lækagedetektor (Pfeiffer, Agilent osv.)

Vakuumpumpe i stand til 10-3 mbar

Helium sprøjtepistol med fin åbning

Ovn eller varmekilde 80 grader

Trin for Trin:

Forsegl kerneadgangen Hvis metalkernen er hul (almindelig med rørformede varmelegemer), forsegle den ene ende med en vakuumfitting. Hvis kernen er massiv, skal det ringformede mellemrum mellem kernen og PFA tilgås via en port i den kolde sektion.

Evakuer kernens indre eller den ringformede spalte, som lækagedetektoren er fastgjort til. Evakuer til < 10-2 mbar.

Opvarm til 80 grader . - Sæt varmeren i en ovn (luft) eller varm op med varmetape rundt om den kolde del. Hold ved 80 grader i 30 minutter.

Spray helium: Brug spraykanonen til at sprøjte helium ved tætningsgrænsefladen (hvor PFA møder metalkernen, eller hvor kernen forlader PFA). Spray også endehættesvejsningen, hvis der er nogen, og eventuelle andre samlinger.

Lækhastighedsmonitor: Lækagehastighed i mbar·L/s på massespektrometeret. En spids indikerer en lækage ved det sprøjtede område.

Godkendelseskrav for et nyt varmelegeme:

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

1 × 10-6 til 1 × 10-5 - Velegnet til generel industriel brug.

1 × 10⁻⁵ til 1 × 10⁻⁴ – Marginal; kan fejle tidligt i fugtig drift.

1 X 10 -4 Afvist; stor eller tilsyneladende lækage.

Resultater og fortolkning
Lækagehastighed ved 80 grader (mbar L/s) Ækvivalent huldiameter (µm) Forventet levetid (år, 80 % RF) Handling<1 x 10-6<0.1>10 Accepter, bedste kvalitet
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0,1–0.3 5–10 Accepter for standard
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0,3–0.5 3–5 OK kun til tørre omgivelser
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
Typiske lækagesteder i PFA-varmere
Placering, årsag til lækage, lækageidentifikation
Kold ende (kerneudgangspunkt) Dårlig vedhæftning af metal til PFA Spray He i bunden af ​​kernen.
Svejs PFA End CapPartial fusion Spray He hættens omkreds
Støbt flangekobling Krympespalte fra støbning Spray He ved overgangen fra flange til kappe
Termobrønd (hvis relevant) Tynd bund Spray Cracked He ind i termobrøndåbningen
Kompressionsfitting Ferrul ikke strammet Spray He ved højre sting
Eksempel felt
Heliumlækagetest ved 80 grader var påkrævet for alle indgående PFA-varmere af en halvlederfremstilling. Et parti på 20 varmelegemer overlevede stuetemperaturtest (< 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.

Konklusion: test ved 80 grader, ikke stuetemperatur
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 forudsiger tidlig svigt (1-3 år). Til kritiske applikationer (halvleder, pharma, høj luftfugtighed) helium lækagetest ved 80 grader med acceptabel<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.