壓降檢漏法是常用、發(fā)展成熟的檢漏方法之一,盡管要求的檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)、無(wú)其他輔助方法時(shí)無(wú)法定位,但因可以利用在被檢件上安裝的壓力計(jì)進(jìn)行檢漏且對(duì)檢漏氣體無(wú)特別要求而被廣泛地應(yīng)用在航空、航天、儀器、儀表等行業(yè),是行之有效且簡(jiǎn)單實(shí)用的檢漏方法之一。目前的壓力變化檢漏有絕對(duì)壓降檢漏法和差壓檢漏法兩種,前者已廣泛應(yīng)用,后者正在逐漸應(yīng)用。

1 　常用壓降檢漏法

(1) 常用壓降檢漏法的基本原理

       常用的壓降法檢漏法原理如圖1 所示, 一般由測(cè)壓設(shè)備、測(cè)溫設(shè)備、充氣設(shè)備和氣源(氣瓶) 組成。

圖1 　壓降法檢漏的原理示意圖

         測(cè)試時(shí)對(duì)被檢件用干燥氮?dú)?或其他干燥氣體)通過(guò)充氣管道充到一定壓力(一般與被檢件的工作壓力一致) 后, 隔斷氣源, 觀察被檢件內(nèi)壓力隨時(shí)間的下降情況。如果被檢件的容積為V,在Δt時(shí)間內(nèi),被檢件內(nèi)的壓力降為ΔP, 那么被檢件的總漏率Q 為

(2) 壓力差的確定

        在通常的測(cè)試中, 因?yàn)闇y(cè)試的壓力為相對(duì)大氣的壓力, 測(cè)試時(shí)的大氣壓力在不同的測(cè)試時(shí)間,測(cè)試地點(diǎn)都不同, 在相對(duì)測(cè)量中還需對(duì)測(cè)試時(shí)的大氣壓及被檢件中的壓力進(jìn)行測(cè)試。被檢件中氣體壓力隨著環(huán)境溫度升高而升高, 隨著環(huán)境溫度的降低而減少, 實(shí)際漏氣引起的壓力降應(yīng)扣除溫度和大氣壓的波動(dòng)。目前采用式(2) 確定壓力差[1] :

       式中ΔP 為被檢件泄漏造成的壓力降; P1 為保壓前的被檢件壓力初值; A1 為保壓前的大氣壓初值; T1 為保壓前的被檢件溫度初值; P2 為保壓后的被檢件壓力終值; A2 為保壓后的大氣壓終值;T2 為保壓后的被檢件溫度終值。

(3) 有效容積的確定

       一般采用膨脹法對(duì)被檢件的有效容積進(jìn)行測(cè)試, 必須有一準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)容積。標(biāo)準(zhǔn)容積的準(zhǔn)確性對(duì)被檢件測(cè)試十分重要。一般的高純氮?dú)馄? 雖然都標(biāo)有容積, 但因差別較大, 通常采用高精度Metler Toledo 的稱(chēng)重儀, 通過(guò)測(cè)試壓力、溫度、氣體凈質(zhì)量, 可計(jì)算出氣瓶的標(biāo)準(zhǔn)容積為

       式中M 為標(biāo)準(zhǔn)容積內(nèi)氣體的質(zhì)量; P 為標(biāo)準(zhǔn)容積內(nèi)氣體的壓力; T 為標(biāo)準(zhǔn)容積內(nèi)氣體的溫度; R為氣體常數(shù); u 為氣體的摩爾質(zhì)量。被檢件的容積是通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)容積V b 中的壓力膨脹, 測(cè)定平衡壓力為

式中　V 為被檢件的測(cè)試容積; Pb0 為標(biāo)準(zhǔn)容積的壓力初值; Pb1 為標(biāo)準(zhǔn)容積的壓力終值; Pc0 為被檢件的壓力初值; Pc1 為被檢件的壓力終值。

(4) 常用壓降檢漏法誤差分析

根據(jù)式(2) , 壓力變化測(cè)量的絕對(duì)誤差可表示為[2 ]

式中　δΔP為被檢件壓力降測(cè)量的絕對(duì)誤差; δP1 為被檢件壓力初值測(cè)量誤差; δA1 為大氣壓力初值測(cè)量誤差; δP2 為被檢件壓力終值測(cè)量誤差; δA2 為大氣壓力終值測(cè)量誤差; δT1 為被檢件溫度初值測(cè)量誤差; δT2為被檢件溫度終值測(cè)量誤差。由式(4) 可得被檢件有效容積測(cè)試的絕對(duì)誤差:

式中　ΔV 為被檢件容積的誤差; ΔV b 為標(biāo)準(zhǔn)有效容積誤差; ΔPb0 為標(biāo)準(zhǔn)容積壓力初值測(cè)試誤差;ΔPb1為標(biāo)準(zhǔn)容積壓力終值測(cè)試誤差; ΔPc0 為被檢件壓力初值測(cè)試誤差; ΔPc1 為被檢件壓力終值測(cè)試誤差。

采用絕壓測(cè)量, δP1 =δP2 =δA1 =δA2 = 25Pa , δT1 =δT2 = 011 K作為測(cè)量的一個(gè)特例, 式(5) 估算壓力的測(cè)量的絕對(duì)誤差為:P1 = 100100kPa , P2 = 99100kPa , A1 = 101100kPa , A2 = 100100kPa ,T1 = 273 ℃+ 25 ℃, T2 = 273 ℃+ 23 ℃, ΔP = 655Pa , δΔP = 118Pa按照式(3) , 測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)氣瓶的容積為42159L , 按照式(6) 標(biāo)準(zhǔn)容積的誤差為ΔV b = 7115L 。

如被檢件有效容積測(cè)試中, 標(biāo)準(zhǔn)氣瓶的壓力從1210MPa 下降至814MPa , 將被檢件從5180kPa充至20100kPa , 被檢件溫度從1416 ℃變化到1415 ℃。

根據(jù)式(4) 、(6) , 計(jì)算出被檢件的有效容積及絕對(duì)誤差值V = 10180 , ΔV = 1191 。其中有效容積的測(cè)試相對(duì)誤差達(dá)1717 %。