周岭
中国核工业华兴建设有限公司
[摘要]在这个经济高速发展的时代，人民的生活水平得到了很大的提高。当今社会尤其在工业领域内各种新技术、新工艺及新设备不断更新换代，给我们的生活带来了诸多便利，但是这些给我们的生活带来便利的同时也存在一些潜在的危险，例如工业生产中所使用的容器发生泄漏，就有可能造成巨大的财产损失。因此，检漏工作的重要性不言而喻。
[关键词] 氦质谱；冷凝器；示踪探头
引言
在工业生产中，有一项比较重要的工序是无损检测，无损检测技术是产品质量控制中不可缺少的基础技术；顾名思义，无损检测的意思就是在不破坏工件使用性能的情况下，利用科学技术手段对工件进行检测，找出存在缺陷的材料、设备等。随着产品复杂程度的增加和对安全性的严格要求，无损检测技术在产品质量控制中发挥着越来越重要的作用，已成为保证产品质量的有力手段。
本文介绍了对喷淋式冷凝器进行的氦质谱示踪探头检测方法及需要控制的因素。
1什么是泄漏检测
泄漏检测是无损检测方法中的一项重要的检测方法，泄漏检测方法主要分为：加压检测法、真空检测法；下面我们来了解一下泄漏检测及在喷淋式冷凝器检测中的应用。
当漏孔两侧存在压差时，示漏气体（或液体）就通过漏孔从高压侧向低压侧流动。大多时候我们不希望仪器或设备等存在泄漏情况，在大容器使用中，一旦漏孔的大小超过允许漏率的上限就会对生产产生影响。
2氦质谱检测原理、检测仪结构及气体的选择
2.1质谱检测原理
质谱是不同质量的带电粒子在电磁场中运动后，按照质量大小将他们依次分开排列，运用质谱原理制成的仪器称为质谱仪。使不同质量的气体变成离子后进入磁场中，如果它运动的方向和磁场的方向垂直，则它的运动轨迹就会发生偏转，当速度和磁场强度一定时，不同的离子都有相应的运动半径，这样就可以把它们彼此分开了。使离子束恰能通过挡板上的缝隙到达收集极，再利用测量仪器，使之反映出来，其它离子不能进入狭缝而被挡板阻挡掉；检测时如果用该种气体喷吹漏孔，该气体便通过漏孔进入检测仪，使检测仪中的指示仪表与音响装置立即灵敏地反应出来，这样就实现了检测仪的检测功能，达到检测的目的。
2.2氦质谱检测仪结构
质谱检测仪的型号较多，但基本结构大同小异。它主要由质谱室（由离子源、分析器、收集器三部分组成）、真空系统（由主泵、前级泵、预抽泵、冷阱检漏阀、真空规等组成）、电气部分（离子源电源、离子流放大器和音响报警器、真空测量电路、灯丝保护电路等）组成。
2.3气体的选择
质谱检测仪通常选择氦气作为示漏气体，首先，氦在空气中及真空系统残余气体中的含量极少（在空气中约含二十万分之一，即5×10-6），因为本底小，氦流量引起的变化就可以更好的反应出来；其次，氦的质量小，易于穿过漏孔，容易发现，灵敏度高；再有，氦是惰性气体，不与被检件器壁起化学反应，不会影响被检件的真空卫生，对人无害,使用安全。
3氦质谱检测的方法
氦质谱检测仪同其他检测方法相比，最突出优势就是检测灵敏度高。但是，在实际工作中工件形态各异，因此，针对不同工件需要采用不同的方法进行检测，充分发挥仪器性能，来达到预期的效果。
常用的方法有喷氦法、氦罩法、吸枪法、真空室法、检测盒法、真空室累积检测法、及背压法等。
4喷淋式冷凝器的氦质谱示踪探头检测
氦质谱检测技术在各种小容积容器的检测中相对较为成熟，但针对喷淋式冷凝器这种大容积容器的检测在实际工作中还存在一定的困难。喷淋式冷凝器体积大、结构复杂、放气多，在进行氦质谱检测时，存在不易抽真空, 反应时间长等特点，这使氦质谱检测较为困难。在进行氦质谱检测时应分析可能出现泄漏的部位，制定具有针对性的方案，保证检测的质量。
4.1检测前准备
在检测前应清洁冷凝器表面，清除影响检测的飞溅、油污、锈蚀等，检测场所应具有良好的采光和通风，同时也应注意避免过度通风，以免降低检测的灵敏度，同时应避免检测环境被氦气污染。
4.2检测操作
当被检容器体积较小时，工件可以直接连接氦质谱检测仪进行检测，但是当容器体积较大时，若直接用氦质谱检测仪的抽气系统来抽气，氦质谱仪自带的真空泵功率有限，可能长时间也达不到要求的真空度，检测仪无法正常工作，即使经过长时间抽气后检测仪能工作，然而其反应时间可能很长，也难以实现检测目的。因此，对于大容器氦质谱检测来说，往往需要借助真空辅助系统进行抽气。
相对应氦质谱检测仪，功率合适的真空辅助系统能把冷凝器更快速的达到检测所需压力并能够更好的保持压力稳定，真空系统也具有更大的抽速，但也出现了一个问题，就是真空辅助系统抽速变大会带走更多的氦气，可能会使检测灵敏度降低，但实际情况是真空辅助系统能大大的减小检测系统的反应时间，并且在同样的漏孔和喷吹氦压条件下,由于漏孔内外压差增大，漏入的氦量也成数量级的增加，从而使冷凝器内的氦分压浓度提高。较小的漏孔就可使冷凝器内的氦浓度达到检测仪的最小可检浓度,也就是说,整个系统的最小可检漏孔被减小了,即实际检测灵敏度提高了。
氦质谱检测仪、辅助真空泵、冷凝器相连接后，关闭氦质谱检测仪与系统连接的阀门，用辅助真空泵将冷凝器抽真空，达到氦质谱检测仪要求的工作真空度后，打开氦质谱检测仪与系统连接的阀门，待压力稳定后，打开连接在冷凝器另一端的标准漏孔，用以验证系统是否有效（标准漏孔应放置在冷凝器远端最不利的位置，如冷凝器左侧连接氦质谱检测仪，标准漏孔应连接在冷凝器右侧；如果氦质谱检测仪能检测到氦气信号，说明其它位置也可以检测到，系统正常有效；如不能检测到氦气信号，说明系统无法保证检测的有效性，需要查找原因，重新测试），标准漏孔应保持开启，直至检漏仪输出信号趋于稳定，记录系统的反应时间及本底读数；当满足要求时，即可关闭标准漏孔，开始检测工作。
因为氦气比空气轻，检测时，喷吹氦气应从冷凝器的最上部分开始，逐渐向下扫查，喷枪探头与冷凝器表面距离不能超过6mm，检测速度适当，不能过快。检测过程中每2小时及检测结束后应对仪器及系统灵敏度进行校验，即把冷凝器远端的标准漏孔重新打开，看氦质谱检测仪是否同开始检测前的指示一致，当不一致或无法检测到氦气信号时，应重新调校至符合要求，并对上次校正点以后的检测部位进行重新检测。
由于冷凝器的体积大、结构复杂、支管及内部组件较多，如果用喷氦法一点一点去检测，会使一次检测的时间变长，而且如果漏点在内部组件上，对于发现漏点及后续处理都很困难。因此，在冷凝器加工的过程中，就对产品上的法兰密封管路阀门等不可修补的零部件进行严格检漏，确保各部分的漏率值满足要求，然后再进行组对等下一步工作。
5结束语
无损检测是保证产品质量的最后一关，所采用的设备和技术的水平至关重要，通过对喷淋式冷凝器检测系统的分析与合理配置，不仅能够获得可靠的检测数据，而且能够大大降低生产成本，为冷凝器的后期生产运行加上了一道保险。
参考文献：
[1]《泄漏检测》.机械工业出版社，2004.
[2]《承压设备无损检测》NB/T47013.8-2012 [S].新华出版社.2012.