干货分享：烘箱在真空腔体检漏中的应用

摘要：真空检漏在真空腔体及配件生产中是比较关键的一个环节，有时候要占用很长的检漏时间，影响检漏效率及交货的及时性，根据这几年的生产经验，减少真空腔体的水分对缩短真空检漏时间及提高效率有很大的作用，我下面从真空氦气检漏仪部件及检漏原理，水分对真空腔体抽真空的影响及运用烘箱箱去除腔体水分提高抽真空效率来提高真空检漏的效率做如下几个方面的阐述。

关键词：真空腔体;水分；氦气检漏仪；烘箱；饱和蒸汽压。

真空腔体为真空系统中主体部分，真空腔体的密封性能直接决定着真空系统的好坏，所以真空腔体的密封性能就作为真空腔体的最关键的性能，这就要求真空检漏是真空腔体最重要的一个环节，真空腔体检漏的效率直接影响真空腔体的制造效率，对于如何提高真空腔体抽真空的效率就是我们一线检测人员及我们工程人员需要解决的问题，经过这几年的生产实践及理论研究，我们发现减少真空腔体的水分在真空腔体内部表面及内部空间的存在，提高真空腔体的干燥性能大大提高真空腔体检漏抽真空的效率，大大减少真空腔体的抽真空时间，提高真空腔体的生产效率，提高氦气检漏仪的使用寿命，节约生产成本，提高公司的生产利润。

本文在总结多年实践的基础上，从氦气检漏仪的工作原理及关键部件，水分对真空腔体抽真空的影响，烘箱在去除真空腔体的水分提高抽真空效率几个方面进行阐述。

一.氦质谱检漏仪的关键部件及检漏原理

氦气检漏仪在工作过程中首先是对试验对象进行抽真空，来形成压差，使外部氦气穿过漏孔进入检漏仪，检漏仪利用内置氦质谱仪测量进入检漏仪气体氦分压并将测量结果转化为漏率显示，显示值单位一般采用漏率显示。氦检质谱仪可查找漏点位置并测定漏率（通过漏孔的氦气流量）。因此氦检漏仪是一台氦流量计。下面我们介绍一下真空腔体的检漏系统，如图1

1.试验对象（真空腔体或真空系统）

2.检漏仪

3.气瓶

4.真空泵

5.示踪气体喷枪

我们公司采用的测漏方法一般为局部检漏，大致流程如下：

1.按照图1，把真空泵，检漏仪及真空腔体连接起来。

2.准备好充满氦气的气瓶及氦气局部氦气喷枪。

3.对真空腔体或真空系统抽真空，使真空腔体或真空系统的工作压强达到检漏仪工作压强。

4.启动氦气检漏仪，向怀疑真空腔体或真空系统泄露的地方喷氦气。

5.漏入真空腔体或真空系统氦气被真空泵抽出，并由检漏仪将其转换成电气信号显示，这样就可以找到漏率很小的漏点并测定其漏率。

以上为氦气检漏的大致过程，如果腔体内表面及内空间水分很大，会影响到检漏工艺流程第3步。即对真空腔体或真空系统抽真空，由于水分的存在，真空腔体或真空系统的真空度很难抽到我们检漏需要的工作压强，或则需要较长的工作时间才能抽到氦气检漏仪工作的工作压强，检漏一般工作压强要小于10pa,烘箱在真空检漏中主要是提高抽真空的效率，减少水气的释放，从而缩短真空腔体真空检漏抽真空的时间，提高真空腔体或真空系统真空检漏的效率，下面我们会阐述水汽是如何影响抽真空的。

二.水分对真空腔体检漏的抽真空的影响

水分对真空腔体检漏主要水在不同的压强下会以不同的状态存在，既水在压力很小的情况下是以气态的状态存在的，这个压强的临界点就是水的饱和蒸汽压，下面我们对水的饱和蒸汽压作下了解，水的饱和蒸汽压即为在密闭的条件中，在一定的温度下，与液体处于相对平衡的蒸汽所具有的压强成为饱和蒸汽压。水在不同的温度下有不同的蒸汽压，并随着温度的升高而增大。

水在密闭的容器中常温下饱和蒸汽压计算可根据如下方程式（1）计算，

方程式（1）：LgP=A-B/(T+C)

方程式中各字母的含义为：A,B,C为Antonine常数，

T为所有求饱和蒸汽压时温度，

P为饱和蒸汽压，

假设我们真空检漏的温度为常温，取常温的温度为25摄氏度，计算一下真空腔体内部的水的饱和蒸汽压，

根据表查出水在25摄氏度的Antonine常数

A=8.10765,

B=1750.286,

C=235.000,

取常温T=25,

代入公式得出 在密闭的真空腔体中，25摄氏度时水的饱和蒸汽压为23.755mm汞柱，换算成Pa单位为3165Pa,所以在密闭的真空腔体或真空系统中25摄氏度时水的饱和蒸汽压为3165pa,知道了水在真空腔体的饱和蒸汽压为3165pa,在腔体刚密闭的时候水气压力的趋势，腔体内的压强还是与外部压强一样，是一个大气压，伴随着真空泵的启动，内部压强的下降，水还是以液态存在，等真空腔体内部的大气压小于或等于水的饱和蒸汽压3165pa时，水开始转化为水气，来维护真空腔体内饱和蒸汽压，所以就会有源源不断的水转化为水气，下面就是密闭真空腔体内部水的压升曲线图，如图2

在不考虑腔体泄露的情况下，表面水汽压升曲线图b,曲线b水平段的压力即为水蒸汽的饱和蒸汽压，在腔体内水蒸汽的压力低于饱和蒸汽压，水就继续蒸发成水汽，在一定的温度下，假设室温是25摄氏度，在抽真空过程中，在腔体内压力小于水的饱和蒸汽压3165pa以后，水不断蒸发,这时候我们抽真空抽走的都是水汽，所以在真空泵工作很长一段时间后，发现真空室内压降并不明显，或者下降比较慢，直到水蒸汽被大部分抽走的时候，压降才会有明显的变化，所以在南方阴雨天气中，抽真空的时候，很难达到氦气检漏仪的工作压力，就是水在低于饱和蒸汽压容器中，水分一直在释放蒸汽，真空度很难下降的原因。

图2

腔体压升曲线图

三.烘箱在真空腔体检漏中应用

通过水分在真空腔体测漏中影响，知道水分是如何影响抽真空的，为了提高抽真空的效率，减少抽真空的时间，我们在实践中在用烘箱去除水分，下面我们介绍一下烘箱的工作原理及我们实际的操作流程

我们公司使用的烘箱为热风循环干燥箱，其主要部件为

1.烘箱腔体，烘箱腔体外层用A3冷压碳钢板制作，内壳为304不锈钢，夹层之间用硅酸铝纤维填充，形成可靠地保温层；

2.加热管，加热管安装在底部的风道内

3.PID双数显智能控温系统

烘箱是采用加热管加热空气，通过风道循环烘烤腔体内物体，温度可调，来干燥物体，

下面我们介绍一下烘箱干燥腔体的过程，

（1）把清洗完成的真空腔体放入烘箱中，关闭箱门。

（2）打开烘箱旁边的电源总开关

（3）打开加热管电源，鼓风机电源，调整温控温度为100摄氏度，保持加热1小时

（4）关闭加热管电源，鼓风机电源，打开烘箱门，冷却真空腔体

（5）转移到烘烤后真空腔体到真空检漏车间，安装图1组装测漏系统

通过上述工作流程，真空腔体的水分已经完全蒸发掉，水的放气的问题就得到了解决，能大大提高抽真空的效率，根据真空腔体的压升曲线图（图2）可知去除水分压升，抽真空的曲线图如图2大致如下，可根据真空泵的功率不同，有水分的真空的真空腔体的压降图可能是不一样，每种不同功率不同真空泵来抽，可能得出的真空腔体抽真空的压降图不同的。

曲线a 代表去除水分真空腔体抽真空的真空腔体内部的压降图 如图2曲线a

曲线b 代表没有去除水分的真空腔体抽真空腔体内部的压降图 如图2 曲线b

可以看出真空腔体用烘箱去除水分后，再真空检漏能大大提高抽真空的效率

图3

真空腔体内部抽真空压降图

最后语：

通过这几年的工程实践，采用烘箱干燥过的腔体，能大大提高抽真空的效率及真空漏气的检出率，节约了生产成本，提高了检漏仪的使用寿命，烘箱在真空检漏中作用可以推广到其他真空件检漏中，特别中国南方湿气比较重的区域。

参考文献：

（1）王正列.物理化学(第四版). 北京：高等教育出版社.2001（2）达道安.真空设计手册（第三版）.北京:国防工业出版社.

郭卫强 （新莱洁净应用材料股份有限公司，江苏 昆山 215331）