耐压及气密性试验系统的研制

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蒲 洁 张华全 陈 凡
　　超高压罐工作时不允许残留试验液体，其内装介质为高度危害性气体，不能有微量泄漏，密封性很高。设计要求需进行耐压试验和气密性试验，试验内容及要求：耐压试验压力40MPa；气密性试验压力35MPa时漏率小于10-9Pa× m3/s。试验介质：干燥氦气。

　　目前，无现成的满足耐压试验压力要求的已充压气瓶提供，而能实现上述气密性试验漏率值要求的检测手段只有采用灵敏度较高的氦质谱检漏仪。鉴于此，对压力罐的检测需自行研制一套既能产生高洁净度气源又能安全、方便地对其进行充压操作的气源控制系统，并可在气密性试验压力下检测所需漏率值的真空检漏系统。




　　考虑本次试验气体为氦气，因此系统必须设计成双气源气驱系统，即泵的动力气源为空气，预增压气体为氦气。整个气源控制系统原理设计如图1，由气体控制单元和充气控制单元组成。气体控制单元以气体增压泵为核心，将气体进行过滤、润滑、压力调整后送入增压泵。充气控制单元用于对压力罐进行可控、缓慢的充压，以确保压力罐耐压试验的安全。系统设计时需考虑试验压力、充气时间、预增气体压力、气体流量等对系统最大耗气量、空压机的吸入流量、调压阀的调压范围等的影响。

气密检测系统采用氦收集法，即背压法检漏，原理设计如图2。充入高压气体的压力罐处于真空环境，气源控制系统和气密检测系统间通过密封环节实现系统间的密封，进行真空检测。

　　所研制系统最终达到的技术指标为：最高气体压力42MPa；调压范围3.5~40MPa；真空检漏灵敏度1´10-11Pa×m3/s。整个系统具有如下优点：(1) 回路简单，体积小、成本低，无电火花，可安全用于有易燃、易爆或环境要求高的场所；(2) 系统可自动平衡设定压力；(3) 系统提供的气源洁净度高；(4) 系统通用性好，在系统可达到的最高压力下的任何耐压或气密性试验均可进行；(5) 系统安全性高，系统按高于国家标准的要求进行了气压及液压试验，部分主要设备及配件的安全系数高达设计值的4倍。该系统可以完成压力罐耐压及气密性试验的检测，对有类似要求的压力容器检测也有很大的借鉴价值及实用意义。