CN102128708B - 用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装，包括有三通管，三通管上横向管的右端固定连接有与其相互连通的打压导管，打压导管的右端口部位固定有后封头，后封头上套有连接管，连接管的管壁上开有通孔；三通管的左侧设置有相互并列的左、右支撑盘，左、右支撑盘之间连接有传动螺杆；右支撑盘的中心孔内套装有可横向平移的中空的伸缩杆，伸缩杆右端依次穿过三通管、打压导管、后封头和连接管，伸缩杆的右端部固定有前封头，前封头堵压在连接管的右端口部位；承压管外固定套装有真空罩。本发明可以广泛用于各种尺寸的承压管材焊缝的正压-真空法氦气密性检测，并且检测系统的最小可检漏率小于等于5.0E-12mbar.l.s^-1，检漏灵敏度高。

Description

用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装

技术领域：

本发明主要涉及超高真空承压管材的氦气密性检测领域，尤其涉及用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装。

背景技术：

国际热核聚变实验堆(ITER)是由中国、美国、日本、欧盟、俄罗斯、韩国和印度在内的7方共同参与合作的一个为验证全尺寸可控核聚变技术的可行性而建造的国际托卡马克实验堆。

该托卡马克实验堆的主体部件是大型超导磁体系统，用来磁性约束、成形和控制环形真空室内的等离子体。磁体系统由18个环向场(TF)线圈、1个中心螺线管(CS)、6个极向场(PF)线圈和18个校正线圈(CC)组成。环向场(TF)线圈、极向场(PF)线圈和正(CC)线圈是在高真空的条件下工作的，考虑到线圈的工况条件，线圈导体的气密性指标尤为重要。

其中，单件环向场(TF)线圈导体是采用长约10米的316LN不锈钢管(外径46.6mm×1.95mm)，通过自熔焊接，连接成约900米长，每次对接焊完成后，对焊缝采用氦质谱气密性检测等无损检测方法，检验其是否合格。按照气密性检测技术规范，完全采用氦质谱正压-真空气密性方法对导体焊缝进行气密性检测，确保完成的单件导体的气密性满足要求，从而保证了托克马克实验堆的超导磁体系统的正常运行。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装，它采用对承压管材焊缝外部抽真空，内部打正压的检测方法，完成对管材焊缝的气密性检测。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装，其特征在于：包括有三通管，三通管上横向管的右端固定连接有与其相互连通的打压导管，打压导管的右端口部位固定有后封头，所述后封头上套有连接管，连接管的管壁上开有通孔；三通管的左侧设置有相互并列的左、右支撑盘，所述右支撑盘固定套装在横向管的左端，左、右支撑盘之间连接有传动螺杆；右支撑盘的中心孔内套装有可横向平移的中空的伸缩杆，伸缩杆右端依次穿过三通管、打压导管、后封头和连接管，伸缩杆的右端部固定有前封头，所述前封头堵压在连接管的右端口部位；所述打压导管上套有承压管，承压管上的焊缝位置与连接管上的通孔位置相对应，所述承压管外固定套装有真空罩，真空罩上设有用于连接氦质谱检漏仪的安装口；右支撑盘的中心孔内套装有传动螺杆，传动螺杆右端旋入伸缩杆，传动螺杆的左端固定有转动把手。

所述的用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装，其特征在于：所述前封头与连接管的连接部位以及后封头与连接管的连接部位分别设有O型密封圈。

所述的用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装，其特征在于：所述右支撑盘的左侧面上固定有套在伸缩杆上的两个压紧盘，所述两个压紧盘之间设有O型密封圈。

本发明满足了承压管材焊缝的氦气密性检测，此检测系统的最小可检漏率为氦质谱检漏仪的最高灵敏度5.0E-12mbar.l.s^-1，焊缝内部局部氦压可稳定在3Mpa以上。

本发明所公开的工装包括两部分：真空工装和打压工装。

真空工装

(1)真空工装的结构及实施过程

真空工装部分主要由真空罩、氟橡胶密封圈、压紧垫片和锁紧螺母。被检焊缝处在真空罩内部，两个密封圈分别装在真空罩两端，再把两个压紧垫片分别压住密封圈，又锁紧螺母锁紧，真空罩抽气口接氦质谱检漏仪。

(2)真空工装的特点

1)改进了原有的half结构，实现了整体测试；

2)结构简单，安装拆卸方便；

3)密封性能好，系统最小可检漏率小。

打压工装

(1)打压工装的结构及实施过程

打压工装主要由伸缩结构和锁紧结构组成。为了保证打压工装的导向管的中心孔心正对着承压管上焊缝的区域，预先测量焊缝到承压管端口处的距离，同时，按此距离标记出导向管的中心孔孔心到打压导管管壁的位置。当打压工装安装到焊缝区域时，顺时针扭动转动把手，通过螺杆的旋转，拉紧伸缩杆，从而使与伸缩杆的焊接的前封头移动，而后封头的位置不变，有后封头、导向管、前封头和两个密封圈实现了前端密封效果。当拧紧转动盘后，再把两个压紧盘的螺母拧紧，两个压紧盘之间有密封圈，从而实现了工装的密封和锁紧。当完成检测，并且打压工装的压力泄完后，先松两个压紧盘的螺母，之后再逆时针转转动把手，从而松开工装。

(2)打压工装的特点

1)承压压力高，可靠性好；

2)结构简单，安装方便；

3)在高压力的情况下，密封性能好。

本发明对TF导管焊缝做了氦气密性测试，实验数据图如图2所示。

上述的测试数据是由氦质谱检漏仪L300测试的，通过计算机采集的。由漏率时间曲线看出本次设计的真空检漏系统的本地信号为1.0E-12mbar.l.s^-1，最小可检漏率小于等于氦质谱检漏仪的最小可检漏率5.0E-12mbar.l.s^-1，当标准漏孔标定完系统后，通过打压工装在焊缝区域内打压3.06MPa的氦气，在测试过程中，大约10分钟左右，打压工装内部的氦气压力仅仅降了0.01MPa，实现了稳压。

本发明的优点是：

本发明可以广泛用于各种尺寸的承压管材焊缝的正压-真空法氦气密性检测，并且检测系统的最小可检漏率小于等于5.0E-12mbar.l.s^-1，检漏灵敏度高。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明对TF导管焊缝做了氦气密性测试实验数据图。

具体实施方式：

用于超高真空承压管材焊缝的氦气密性检测工装，包括有三通管1，三通管1上横向管的右端固定连接有与其相互连通的打压导管2，打压导管2的右端口部位固定有后封头3，所述后封头3上套有连接管4，连接管4的管壁上开有通孔；三通管1的左侧设置有相互并列的左、右支撑盘5、6，所述右支撑盘6固定套装在横向管的左端，左、右支撑盘5、6之间连接有传动螺杆7；右支撑盘6的中心孔内套装有可横向平移的中空的伸缩杆8，伸缩杆8右端依次穿过三通管1、打压导管2、后封头3和连接管4，伸缩杆8的右端部固定有前封头9，所述前封头9堵压在连接管4的右端口部位；所述打压导管2上套有承压管10，承压管10上的焊缝11位置与连接管4上的通孔位置相对应，所述承压管10外固定套装有真空罩12，真空罩12上设有用于连接氦质谱检漏仪的安装口13；右支撑盘6的中心孔内套装有传动螺杆14，传动螺杆14右端旋入伸缩杆8，传动螺杆14的左端固定有转动把手15。所述前封头9与连接管4的连接部位以及后封头3与连接管4的连接部位分别设有O型密封圈16。所述右支撑盘6的左侧面上固定有套在伸缩杆8上的两个压紧盘17，所述两个压紧盘17之间设有O型密封圈18。

Claims (3)

1.用于超高真空承压管焊缝的氦气密性检测工装，其特征在于：包括有三通管，三通管上横向管的右端固定连接有与其相互连通的打压导管，打压导管的右端口部位固定有后封头，所述后封头上套有连接管，连接管的管壁上开有通孔；三通管的左侧设置有相互并列的左、右支撑盘，所述右支撑盘固定套装在横向管的左端，左、右支撑盘之间连接有传动螺杆；右支撑盘的中心孔内套装有可横向平移的中空的伸缩杆，伸缩杆右端依次穿过三通管、打压导管、后封头和连接管，伸缩杆的右端部固定有前封头，所述前封头堵压在连接管的右端口部位；所述打压导管上套有承压管，承压管上的焊缝位置与连接管上的通孔位置相对应，所述承压管外固定套装有真空罩，真空罩上设有用于连接氦质谱检漏仪的安装口；右支撑盘的中心孔内套装有传动螺杆，传动螺杆右端旋入伸缩杆，传动螺杆的左端固定有转动把手。

2.根据权利要求1所述的用于超高真空承压管焊缝的氦气密性检测工装，其特征在于：所述前封头与连接管的连接部位以及后封头与连接管的连接部位分别设有O型密封圈。

3.根据权利要求1所述的用于超高真空承压管焊缝的氦气密性检测工装，其特征在于：所述右支撑盘的左侧面上固定有套在伸缩杆上的两个压紧盘，所述两个压紧盘之间设有O型密封圈。

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