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        真空检漏技术在自耗电弧炉维修中的应用

        来源真空技术网www.ismp.tw国核宝钛锆业股份公司作者姬向锋

        本文结合真空检漏的概念及意义根据真空自耗电弧炉真空系统的特点详细讲述了真空检漏的原理及其注意事项通过实际生产过程中实际的检漏过程总结出了检漏仪应用过程中的注意事项对今后实际生产具有重要的指导意义

        真空自耗电弧炉是目前世界上熔炼钛锆等稀有金属的主要设备由于其在真空下能有效的降低金属及其合金中的气体含量更准确的控制化学成分改善铸锭的质量等优势因而被广泛应用在实际生产中针对核级锆材来讲熔炼真空度及漏气率是电弧炉最重要的工艺参数由于种种原因真空漏气率往往无法不能达到工艺参数的要求而影响生产进度和产?#20998;?#37327;因此如何快速的发现漏点是真空维修过程中的关键

        1真空检漏的分类与方法

        1.1真空检漏的概念

        真空检漏就是检测真空系统的漏气部位及其大小的过程漏气分为实漏和虚漏两种实漏主要是由于气体通过系统上的漏孔或间隙从高压侧流向低压侧的过程属于设备自身问题也是本文研究与解决的重点问题虚漏主要是由于材料放气解吸凝结气体的再蒸发等原因引起的气体压力升高的现象主要通过长时间的抽空将发出的气体抽出系统外便可以正常使用和生产

        1.2真空检漏的分类

        真空检漏可以分为两大类第一充压检漏法第二真空检漏法

        充压检漏法指在被检件内部充入一定压力的示漏物质如果被检件上有漏孔示漏物质从漏孔漏出用一定的方法或仪器在被检件外部检测出漏孔漏出的示漏物质的方法主要有升压法听音法气泡法等

        真空检漏法指将管道和检漏器的敏?#24615;?#20214;处于真空状态在管道的外部施加示漏物质如果有漏孔示漏物质就会通过漏孔进入被检件和敏?#24615;?#32032;空间由敏?#24615;?#20214;检测出示漏物质的方法主要有真空计法静态升压法氦质谱检漏仪法

        2真空自耗电弧炉的系统特点及检漏要点

        真空自耗电弧炉熔炼作为公司核级锆材生产的第一道工序其要求的真空度及漏气率非常?#32454;?#21482;有当漏气率达到0.65 Pa/min 以下才允许熔炼由于真空自耗电弧炉真空部分包括前级真空泵大小罗茨泵真空管道以及上炉室和坩埚部分真空炉室部分容积大漏点多的特点任何一个地方发生微小的漏气都可能造成真空度降低而无法满足熔炼工艺要求因此真空技术网(http://www.ismp.tw/)认为采用上述充压检漏法显然是无法达到检测要求的通常采用借助于系统自身的真空系统的真空检漏法目前分厂主要采用氦质谱检漏仪来检测电弧炉的漏点

        2.1真空自耗电弧炉真空系统配置简介

        如图1 所示是电弧炉真空系统原理图它是由机械泵罗茨泵油增压泵蝶阀等组成的其中大罗茨泵与油增压泵并联使用当压强大于1Pa 通常采用机械泵与大小罗茨泵共同抽空当压强小于1Pa 时通常采用机械泵罗茨泵与油增压泵共同抽空完成

        电弧炉真空系统原理图

        图1 电弧炉真空系统原理图

        2.2真空检漏的要点与步骤

        2.2.1初步判断漏气属于实漏还?#20999;?#28431;是真空管路漏气还是真空熔炼室漏气

        方法抽空一定时间后关闭图1 中4 号阀记录熔炼室内的起始真空度并且连续记录5min记录每分钟起始炉室内压强分别P0P1P2P3P4P5当(P5-P0)/5>0.65 Pa/min 证明真空炉室内的漏率未满足工艺要求此时再计算每分钟的?#32929;?#29575; 如果(P1-P0)≈(P2-P1)≈(P3-P2)≈(P4-P3)≈(P5-P4)时应当判定真空炉室存在漏气现象属于实漏如果当(P1-P0)>(P2-P1)>(P3-P2)>(P4-P3)>(P5-P4)时应当判定真空室属于虚漏应当继续加长抽空时间或检查管道是否漏气根据该方法以及判定的漏点的大致区域位置用氦质谱检漏仪或其它方法检漏

        2.2.2氦质谱检漏仪正确使用

        1.氦质谱检漏仪的工作原理

        分厂现使用的是合肥皖仪科技生产的SFJ-261型检漏仪该检漏仪最小可检漏率能达到5×10-12Pa·m3/s?#23545;?#22823;于真空自耗电弧炉极限漏率4×10-3Pa·m3/s 的要求检漏口14 的最大检漏压强为1000Pa其内部原理图如图2 所示

        氦质谱检漏仪原理图

        图2 氦质谱检漏仪原理图

        工作条件

        检漏仪要工作必须使检漏仪内部真空系统正常工作因此检漏仪机械泵8分子泵1 和电磁阀V1 串联工作达到质?#36164;?#25152;需要的高真空满足离子源可靠工作时即达到检漏仪工作条件即我们所说的自检通过

        满足检漏口14 达到1000 Pa 以下由于真空自耗电弧炉容积约2~3m3因此无法使用检漏仪自身的真空泵进行炉室抽空必须使用电弧炉的真空系统作为检漏仪的辅助系统对其抽空从而满足检漏口1000 Pa 以下的使用要求

        2.检漏仪在电弧炉真空系统中的连接

        检漏仪原理图中14 检漏口的位置通常可以连接在图1 中虚线A 或B 的位置因为这两处均能达到检漏仪检漏口小于1000 Pa 的工作要求对于粗检两个位置都能够达到要求但对于系统的小漏位置的选择则相当关键对于核级锆铸锭的生产来说当漏率介于0.65~1.5 Pa/min ?#22791;?#35201;注意位置的选择主要原因是由于该型号的检漏仪分为检测大漏中漏和微漏当检漏口14的压强100 PaPa<Pa<1000 Pa 时检漏仪V1 和V2打开氦气部分分子沿分子泵排气口逆流进入质?#36164;b?#22240;此只有当氦气分子?#38553;?#26102;才能被检测到当压强10 Pa<Pa<100 Pa 时检漏仪关闭V2打开V3V1 阀此时氦气分子?#38553;?#27839;4 处分子泵进气口1 逆流进入质?#36164;?#20013;可以检测到系统的中漏当Pa <10 Pa 时检漏仪关闭V3打来V4V1 阀此时氦气分子大部分沿15 处分子泵进气口2 逆流进入质?#36164;?#20013;达到检测微漏的效果

        由于在正常工作时机械泵进气口A 处的真空度受管道气密性及泵本身的抽空能力等因素的影响通常真空度可能在20~200 Pa 的?#27573;?#20869;因此真空技术网(http://www.ismp.tw/)认为对于检测中漏来说有可能导致检漏仪的V3 阀无法打开使得中漏的部分漏孔无法检测出来这也是为什么在现场检漏过程中有时无法检测出漏点的主要原因

        小罗茨泵进气口B 处实际上是机械泵与罗茨泵在联合抽空真空度通常保证在10~30 Pa ?#27573;?#20869;能够保证检漏仪在中漏的?#27573;?#20869;进行工作即氦气从4 或15 处逆流进入质?#36164;?#20013;保证检漏仪的稳定可靠工作

        2.2.3检漏工作的实施

        只要正确的做好检漏?#27573;?#30340;预判和正确连接好检漏仪后就具备了检漏的前提应当按照如下步骤进行查检漏工作

        正常启动电弧炉真空系统当炉室达到稳定的中真空度后通常在10 Pa 以下打开检漏仪开始进行工作

        按照先高后低先近后远的顺序?#26469;?#23545;炉室各个点进行喷氦针对真空自耗电弧炉而言合理的检漏路线应当?#26469;?#26159;电极杆动密封处———观察孔玻璃处———炉头法兰———坩埚法兰———真空检测排———真空管道———真空挡板阀———大小罗茨

        外部无法喷氦检漏部位的检查外部不?#30528;?#27686;检查到的部位主要有a. 电弧炉支撑杆动密封b.气动卡头密封c.坩埚底垫密封d.真空炉室内隔层焊缝处的渗漏e. 气动真空挡板阀内部?#21069;?#23494;封

        a和b的泄露需要制作专用电极杆端头盲板将电极杆下部的紫铜导电法兰拆下并将制作好的带有密封圈的盲板用螺栓固定在原导电法兰处重新抽空并对炉室测?#32929;?#29575;如果?#32929;?#29575;显著下降则可以证明是此处导致漏气

        c 主要靠替代更换法重新装配另外一组坩埚进行?#32929;?#29575;对比试验的方法

        d 需要采用隔层内部喷氦打压的方式将电弧炉水排上所有的出水阀门全部关闭并关闭除炉室进水阀外的其他进水阀门在水排进口对炉

        室隔层进行喷氦打压将压力充到0.1MPa 后重复检漏仪的检漏操作如果隔层渗气气体将进入炉室被检漏仪检测

        e 通过开停泵检测?#32929;?#29575;的方式检测如果挡板阀内部?#21069;?#28431;气则在阀门关闭的情况下停止系统真空泵工作和不停止的情况下?#32929;?#29575;会有较明显的变化

        3结论

        以上通过对检漏概念检漏仪原理及电弧炉检漏的步骤的详细介绍?#19994;?#20102;真空自耗电弧炉检漏的步骤及要点使其整个过程更加清晰化模式化本文在实际的工作中对现场的实际工作有重要的指导意义同时希望本文对相关行业解决类似问题有所帮助

        参考文献

        [1] 姜波.真空检漏在维修中的应用[J].机械制造2006(4):65-67.

        [2] 李军仁付保全李强等. 真空自耗电弧炉真空系统检漏[J]. 真空2005(5):37-39.

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