1．引言
随着我国经济的飞速发展，石油、石化等行业工程建设项目中压力容器、管道和管道元件等的安全性能要求普遍需要提高。低温閥門应用广泛，但也容易发生泄漏，对制造要求很高，而如何判断制造的閥門的耐泄漏水平成爲一個難題。很多低溫或者超低溫的閘閥，適用于公稱壓力PNl.6～10.0MPa，公稱通徑DNl5～350mm，溫度-40～-196℃的法蘭和焊接連接的場合。其制造及在用過程中，都需要進行泄漏量的檢測。目前，隨著氦質譜檢漏技術的發展，泄漏量的檢測也變得方便起來。
氦質譜檢漏儀是根據質譜學原理，用氦氣作探索氣體制成的氣密性檢測儀器。燈絲發射出來的電子在電離室內來回的振蕩，與電離室內氣體和經被檢件漏孔進入電離室的氦氣相互碰撞使其電離成正離子，這些離子在加速電場作用下進入磁場，由于洛倫茲力作用産生偏轉，形成圓弧形軌道，改變加速電壓可使不同質量的離子通過磁場和接收縫到達接收極而被檢測。
氦質譜檢漏法是根據質譜分析的原理，以氦作探索氣體，對各種需密封的容器的漏隙進行快速定位和定量檢測的理想的方法。因氦是惰性氣體，對大氣無汙染，使用安全；氦原子量小、粘度小，易滲透過任何可能存在的漏率，檢測靈敏度高、速度快、適用範圍廣；加之氦在大氣中含量少(僅萬分之五)，離子質量與其他氣體離子質量相差很大，不易受幹擾，不會錯判。與當今諸多檢漏方法(如氣泡法、鹵素檢漏法等)相比，它是佼佼者。
氦泄漏試驗時，將氦質譜檢漏儀與嗅吸探頭連接形成泄漏探測器，來檢測被檢測容器泄漏出的微量氦氣，嗅吸探頭將氦氣吸入，送到泄漏探測器系統中，並將其轉變爲電信號，泄漏探測器再將電信號以光或聲顯示。氦質譜檢漏儀可根據要求調整檢測靈敏度，按照氦氣的泄漏量決定是否報警。
任何密封都不可能做到绝对不漏，设计密封件的任务都是以泄漏率控制在允许的范围内为目的。因此，所有密封件都是允许泄露，不论是动、静密封件设计，均遵循这个原则。閥門的漏率一般控制在不大于60泡/min(0.0lPa·m3/s)，低溫試驗件按此作爲密封質量評估參考。
我们通过不锈钢高磅级低温閘閥低泄漏型式试验的经验，总结了用氦气检测低温低泄漏閘閥的气体密封性能的方法。
2．試驗裝置及要求
本方法结合了APl598和壳牌MESC SPE 77/306的试验方法。
按壳牌MESC SPE 77/306的装置图连接閥門和其他设备。试验原理见图1。
试件范围：閘閥。DN：24英寸以下。PN：600磅以下。
溫度：-196℃以上。試驗壓力：10MPa以下。
測試參數：冷媒溫度，閥體、閥蓋、閥杆、填料、密封件溫度，介質壓力，泄漏量。
冷媒：液氮與酒精的混合液或液氮。
試驗介質：氦氣或氮氣。
装置用途：零部件深冷处理；閥門産品低温性能试验。
装置由低温储罐、试验槽、真空管道、高压管路、温度/压力测量器、控制阀、数据采集系统、控制台、氦质谱检漏仪等组成。满足JB/T7794、BS6364等标准对低温閥門的试验要求。
3．試驗過程及要求
閥門试验前，先对试验管路通入一定的氦气，用氦质谱仪检测管路中的皮管、接头和压力表是否有明显的泄漏，如有泄漏设法消除。
环境温度下，把閥門垂直放置。两侧上好盲板，打开闸板，按照APl598进行閥門上密封试验和壳体试验。上密封试验时，完全打开闸板，松开上密封压板和压套，逐步加水压至不低于閥門在38℃时压力额定值的1.1倍，保压120s，测试閥門的上密封性能。然后做壳体试验，放下闸板至半开状态，放下压板和压套，逐步加水压至不低于閥門在38℃时压力额定值的1.5倍，保压300s，测试閥門的壳体强度。试验结果不能超过APl598的规定。
随后泄压，去除閥門内部的油脂和水分。完全开关闸板l5次，使闸板处于半开状态。同时通入0.6MPa的氦气，保压300s，用氦质谱仪检测閥門填料压板和中法兰垫片处的气体密封性能。然后放下闸板，放净出口处部分的氦气，按MESC SPE 77／312的压力：
—6 bang for PN 10 and PN 16 valves。
—10 bang for class 150(PN 20)valves，
—20 bang for class 300(PN 50)valves，
—25 bang for class 600(PN 100)valves。
—20％ of the rated valve body pressure at room temperature for valves in class 900(PN 150)and above．
要求注入氦气，并在出口处用氦质谱仪检测閥門闸板的气体密封性能。泄漏试验结果不能超过按壳牌MESC SPE 77／312的规定。随后把閥門拆下系统，放入深冷处理箱进行深冷处理。
使液氮覆盖阀体和阀盖使其降温，用热电偶测量阀体阀盖表面温度，达到一196℃。保持温度的情况下，把閥門再装入测试系统，通入0.6MPa的氦气，按上述低泄漏方法，再对閥門的填料垫片及气体密封进行试验。
泄漏试验结果不能超过壳牌MESC SPE 77／312的规定。
低温低泄漏试验完毕，用氦气对閥門吹，使其温度至常温。按APl598标准再次测试閥門的壳体强度。试验结果不能超过APl598的规定。
4．小結
对于低温或者超低温閘閥，通过使用氦质谱仪，结合低温的工作特点，使用液氮冷却和氦气检测泄漏量的方法，完全可以实现产品的制造检测，在生产实际和型式试验中都有一定的借鉴意义。
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