Как да проверите целостта на уплътнението на металната сърцевина на PFA нагревател с помощта на хелиево откриване на течове при 80 градуса?

Най-разпространеният път за проникване на влага и евентуално заземяване е при уплътнението на металната сърцевина на PFA нагревател-, където вътрешният нагревателен елемент излиза от PFA обвивката. Целостта на уплътнението трябва да се провери при работна температура, тъй като термичното разширение може да отвори микроскопични отвори, които не присъстват при температура на околната среда. Тестът за течове с хелий при 80 градуса (нормална работна температура) дава количествена, неразрушителна мярка за целостта на уплътнението. Методът: изпомпайте пръстена между PFA обвивката и металната сърцевина (или само самата сърцевина, ако е куха) и след това напръскайте хелий около уплътнението и наблюдавайте масспектрометър. Новият нагревател е подходящ, ако неговият процент на течове е<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) сигнал за ранен отказ. Тестването при температура ще идентифицира грешки, които се отварят само когато компонентите на нагревателя се разширяват по различен начин.

Защо да тествате при 80 градуса (не при стайна температура)
PFA (CTE 110–120 ppm/градус) и металното ядро ​​(CTE 14–17 ppm/градус) нарастват със значително различни скорости. Диференциалното разширение за интерфейс на уплътнение с дължина 20 mm при 80 градуса е ΔL=(_PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Такова относително изместване от 0,1 mm може да отвори малка празнина, която е затворена при температура на околната среда. Тест за теч при стайна температура на уплътнение не означава, че ще премине тест при 80C. Тестването при 80 градуса е еквивалентно на реални работни условия.

Метод: Нагревателят се загрява предварително във фурна на 80 градуса за 1 час преди тестването. Или пуснете нагревателя на ниска мощност (10% номинална стойност), за да-самогрее до 80C, докато охлажда уплътнителната област (за да предотвратите прегряване на уплътнението). По време на изпитването PFA в близост до уплътнението не трябва да надвишава 100 градуса.

Процедура за тест за теч на хелий
Необходимо оборудване:

Детектор за течове с хелиев масспектрометър (Pfeiffer, Agilent и др.)

Вакуумна помпа с капацитет 10-3 mbar

Пистолет за пръскане на хелий с фин отвор

Фурна или източник на топлина 80 градуса

Стъпка по стъпка:

Запечатайте достъпа до сърцевината Ако металната сърцевина е куха (често срещано при тръбните нагреватели), запечатайте единия край с вакуумен фитинг. Ако сърцевината е твърда, пръстеновидното пространство между сърцевината и PFA трябва да бъде достъпно през порт в студената секция.

Евакуирайте вътрешността на сърцевината или пръстеновидната междина, към която е прикрепен детекторът за течове. Евакуирайте до < 10-2 mbar.

Загрейте до 80 градуса . - Поставете нагревателя във фурна (на въздух) или загрейте с нагревателна лента около студената част. Задръжте на 80 градуса за 30 минути.

Напръскайте хелий: С помощта на пръскащото оръдие напръскайте хелий в интерфейса на уплътнението (където PFA среща металната сърцевина или където сърцевината излиза от PFA). Също така напръскайте заваръчния шев на крайната капачка, ако има такъв, и всякакви други фуги.

Монитор на скоростта на теч: Скорост на теч в mbar·L/s на масспектрометъра. Шип показва теч в напръсканата зона.

Изисквания за приемане на нов нагревател:

< 1 x 10-6 mbar.L/s @ 80°C - Excellent, hermetically sealed.

1 × 10-6 до 1 × 10-5 - Подходящ за обща промишлена употреба.

1 × 10⁻⁵ до 1 × 10⁻⁴ – Предел; може да се провали рано при влажна работа.

1 X 10 -4 Отхвърлено; голям или очевиден теч.

Резултати и интерпретация
Скорост на теч при 80 градуса (mbar L/s) Еквивалентен диаметър на отвора (µm) Очакван експлоатационен живот (години, 80% RH) Действие<1 x 10-6<0.1>10Приемам, най-добро качество
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0,1–0.3 5–10 Приемете за стандарт
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0,3–0.5 3–5 OK само за суха среда
1 × 10-5 – 5 × 10-5 0.5–1.0 1–3 Marginal – reject for critical >5 × 10-5 >1.0 <1 Reject – will fail early
Типични места за течове в PFA нагреватели
Местоположение, причина за теча, идентификация на теча
Студен край (изходна точка на сърцевината) Лоша адхезия на метала към PFA спрей He в долната част на сърцевината.
Заварете PFA крайната капачка. Частично сливане Спрей He обиколката на капачката
Формован фланцов съединител Междинно свиване от формоването Спрей He при прехода на фланеца към обвивката
Гнездо на защитната гнездо (ако е приложимо) Тънко дъно Напръскайте счупен He в отвора на термогнездото
Компресионният фитинг Накрайникът не е затегнат Напръскайте He при десните шевове
Примерно поле
Тестване за теч на хелий при 80 градуса беше необходимо за всички входящи PFA нагреватели от производството на полупроводници. Партида от 20 нагревателя оцеля при тестове при стайна температура (< 1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C 5 of 20 showed leak rates of 2-8 x 10 -5 mbar.L/s. We returned these 5 heaters to the supplier. The 15 passing heaters in the field had a 2% failure rate over 3 years. The firm had previously seen 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in terms of downtime.

Заключение: тествайте при 80 градуса, не на стайна температура
Helium leak testing at 80°C allows to confirm the integrity of the metal core seal of a PFA heater and to find faults that are not visible at ambient temperature due to the differential thermal expansion of PFA and metal. Leak rate < 1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C means a hermetic seal of the heater for long term service in humid or corrosive conditions. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar·L/s предсказва ранен отказ (1-3 години). За критични приложения (полупроводници, фармацевтика, висока влажност) тест за течове с хелий при 80 градуса с приемливост<1 x 10-6 mbar.L/sec is required. A few hours of testing time can save you years of failures. Heat seals expand. Gaps open. Moisture gets in. seal tight heat test last long. Helium knows where the leaks are. Listen to it.