CN110174224B - 多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法 - Google Patents

多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法。先对焊缝区域进行加压，保压一段时间后，再使用检漏工装进行检测。本发明方法实现了多层复合结构导体焊缝的背压检漏检测，并对加压工装进行密封封头设计，既保证了高气压下的密封性，又保证了工装可以在多层复合结构导体上反复拆卸安装使用。本发明中的加压工装封头密封设计，具有加工简单，操作方便，易于实现的优点。

Description

多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法
技术领域
本发明涉及超导托卡马克装置内部线圈检测方法技术领域，尤其涉及一种多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法。
背景技术
ITER是目前国际上首个设计建造的可自持燃烧的超导托卡马克聚变反应实验装置，它集成了当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果，是人类受控热核聚变研究走向实用过程的必不可少的一步，因此受到各国政府及科研界的高度重视。为了提高真空室内等离子体的垂直稳定性及装置的安全性，ITER在2009年提出了采用两种不同的线圈，即27个不对称的ELM线圈和2个VS线圈。ELM线圈主要是减轻边缘定位模式，VS线圈提供等离子体垂直稳定的磁场。
ITER内部线圈需要安装于真空室内的辐射屏的后面，由于其所安装的位置的特殊性，决定了其在运行过程中需要经受相当恶劣的环境。首先，其需要承受γ以及中子辐照的总量约为8500MGy的辐照，其次需要经受来自其他超导线圈，如PF、TF等产生的电磁影响，最后需要承受高温的影响，其烘烤时温度约为240℃，稳定运行温度约为100℃，因此运行环境极其严峻。
为了适应复杂严峻的运行工况，ITER内部线圈导体采用一种特殊的矿物绝缘导体结构，如图1所示，即内部采用铜导体1，中间MgO绝缘层2及外部铠甲3的多层复合结构。由于单个导体长度有100m，因此在导体的制备过程中，不锈钢铠甲由多根10mm左右的不锈钢母材焊接而成。由于中间绝缘材料氧化镁对空气中的水分极其敏感，因此在导体制备完成之后，需要对不锈钢铠甲焊缝进行质谱背压检漏，以确保导体内部的气密性。现有的ITER导体的检漏方式只适用于可以在内部施加氦压的导体，对于内部线圈导体，由于不锈钢铠甲层3内部还有绝缘层2和铜导体1，所以无法通过内部施加氦压对不锈钢铠甲层3进行检漏。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法，具体步骤如下：
(1)检漏系统组装：所述的检漏系统包括有氦质谱检漏仪、检漏工装和粗抽泵，所述的氦质谱检漏仪、粗抽泵均通过管道和第一真空阀门与检漏工装连接，所述的检漏工装通过管道和第二真空阀门与标准漏孔连接；
(2)标定：首先将氦质谱检漏仪与标准漏孔直接连接，对氦质谱检漏仪进行标定操作，标准漏孔在氦质谱检漏仪上的输出信号值为系统的标定漏率Q0，断开氦质谱检漏仪与标准漏孔的连接；关闭第二真空阀门使标准漏孔与检漏工作不连接，氦质谱检漏仪检测到的稳定的信号为系统氦本底I0，打开第二真空阀门使标准漏孔与检漏工作相连接时，氦质谱检漏仪检测到的输出的信号为标准漏孔漏率对应的输出信号值I1，然后关闭第二真空阀门使漏孔与容器不连接，氦质谱检漏仪检测到的稳定的信号为泄露漏率对应的氦质谱检漏仪的输出信号值I，计算出漏率Q；
(3)对焊缝位置进行清洁脱脂；
(4)将多层复合结构导体外层不锈钢焊缝置于加压工装中，在加压工作的两端分别设有封头，对加压工装通入高压氦气进行加压，使其氦气压力达到5MPa，保持10min；
(5)解除加压工装2min后，用氮气冲刷焊缝；
(6)将多层复合结构导体安装在检漏工装内，采用粗抽泵对检漏工装真空室进行粗抽去气，当漏率示值达到预定数值时，关闭粗抽泵，通过氦质谱检漏仪对多层复合结构导体外层的焊缝进行检漏；
(7)记录数据，并对数据进行分析。
所述的漏率Q的计算公式为
Figure BDA0002036304580000021
式中I为泄露漏率对应的检漏仪的输出信号值，I1为标准漏孔漏率对应检漏仪的输出信号值，I0为系统氦本底对应检漏仪的输出信号值，C为氦气浓度C，Q0为系统的标定漏率。
所述的加压工装包括承压筒和压盖，所述的承压筒套装在多层复合结构导体的外侧，所述的封头设在承压筒的两端与多层复合结构导体之间，在承压筒内壁与多层复合结构导体外壁之间设有压块和O型密封圈，承压筒的两端分别与两个压盖螺栓连接，在承压筒上分别焊接有进气管与出气管，进气管与高压氦气源连接，在进气管上还安装有减压器，所述的出气管与室外大气连接，出气管上安装有压力传感器。
本发明的优点是：本发明方法实现了多层复合结构导体焊缝的背压检漏检测，并对加压工装进行密封封头设计，既保证了高气压下的密封性，又保证了工装可以在多层复合结构导体上反复拆卸安装使用。本发明具有加工简单，操作方便，易于实现的优点。
附图说明
图1为本发明多层复合结构导体结构图。
图2为本发明加压工作的安装示意图。
图3为本发明方法的流程图。
具体实施方式
如图3所示，一种多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法，具体步骤如下：
(1)检漏系统组装：所述的检漏系统包括有氦质谱检漏仪、检漏工装和粗抽泵，所述的氦质谱检漏仪、粗抽泵均通过管道和第一真空阀门与检漏工装连接，所述的检漏工装通过管道和第二真空阀门与标准漏孔连接；
(2)标定：首先将氦质谱检漏仪与标准漏孔直接连接，对氦质谱检漏仪进行标定操作，标准漏孔在氦质谱检漏仪上的输出信号值为系统的标定漏率Q0，断开氦质谱检漏仪与标准漏孔的连接；关闭第二真空阀门使标准漏孔与检漏工作不连接，氦质谱检漏仪检测到的稳定的信号为系统氦本底I0，打开第二真空阀门使标准漏孔与检漏工作相连接时，氦质谱检漏仪检测到的输出的信号为标准漏孔漏率对应的输出信号值I1，然后关闭第二真空阀门使漏孔与容器不连接，氦质谱检漏仪检测到的稳定的信号为泄露漏率对应的氦质谱检漏仪的输出信号值I，计算出漏率Q；
(3)对焊缝位置进行清洁脱脂；
(4)将多层复合结构导体外层不锈钢焊缝置于加压工装中，在加压工作的两端分别设有封头，对加压工装通入高压氦气进行加压，使其氦气压力达到5MPa，保持10min；
(5)解除加压工装2min后，用氮气冲刷焊缝；
(6)将多层复合结构导体安装在检漏工装内，采用粗抽泵对检漏工装真空室进行粗抽去气，当漏率示值达到预定数值时，关闭粗抽泵，通过氦质谱检漏仪对多层复合结构导体外层的焊缝进行检漏；
(7)记录数据，并对数据进行分析。
所述的漏率Q的计算公式为
Figure BDA0002036304580000041
式中I为泄露漏率对应的检漏仪的输出信号值，I1为标准漏孔漏率对应检漏仪的输出信号值，I0为系统氦本底对应检漏仪的输出信号值，C为氦气浓度C，Q0为系统的标定漏率。
如图2所示，所述的加压工装包括承压筒11和压盖12，所述的承压筒1套装在多层复合结构导体13的外侧，所述的封头设在承压筒11的两端与多层复合结构导体13之间，在承压筒11内壁与多层复合结构导体13外壁之间设有压块4和O型密封圈5，承压筒11的两端分别与两个压盖12螺栓连接，在承压筒11上分别焊接有进气管6与出气管7，进气管6与高压氦气源8连接，在进气管6上还安装有减压器9，所述的出气管7与室外大气连接，出气管7上安装有压力传感器10。

Claims (1)

1.一种多层复合结构导体外层不锈钢焊缝氦质谱背压检漏方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)检漏系统组装：所述的检漏系统包括有氦质谱检漏仪、检漏工装和粗抽泵，所述的氦质谱检漏仪、粗抽泵均通过管道和第一真空阀门与检漏工装连接，所述的检漏工装通过管道和第二真空阀门与标准漏孔连接；
(2)标定：首先将氦质谱检漏仪与标准漏孔直接连接，对氦质谱检漏仪进行标定操作，标准漏孔在氦质谱检漏仪上的输出信号值为系统的标定漏率Q0，断开氦质谱检漏仪与标准漏孔的连接；关闭第二真空阀门使标准漏孔与检漏工作不连接，氦质谱检漏仪检测到的稳定的信号为系统氦本底I0，打开第二真空阀门使标准漏孔与检漏工作相连接时，氦质谱检漏仪检测到的输出的信号为标准漏孔漏率对应的输出信号值I1，然后关闭第二真空阀门使漏孔与容器不连接，氦质谱检漏仪检测到的稳定的信号为泄露漏率对应的氦质谱检漏仪的输出信号值I，计算出漏率Q；
(3)对焊缝位置进行清洁脱脂；
(4)将多层复合结构导体外层不锈钢焊缝置于加压工装中，在加压工作的两端分别设有封头，对加压工装通入高压氦气进行加压，使其氦气压力达到5MPa，保持10min；
(5)解除加压工装2min后，用氮气冲刷焊缝；
(6)将多层复合结构导体安装在检漏工装内，采用粗抽泵对检漏工装真空室进行粗抽去气，当漏率示值达到预定数值时，关闭粗抽泵，通过氦质谱检漏仪对多层复合结构导体外层的焊缝进行检漏；
(7)记录数据，并对数据进行分析；
所述的漏率Q的计算公式为
Figure FDA0002785676580000011
式中I为泄露漏率对应的检漏仪的输出信号值，I1为标准漏孔漏率对应检漏仪的输出信号值，I0为系统氦本底对应检漏仪的输出信号值，C为氦气浓度C，Q0为系统的标定漏率；
所述的加压工装包括承压筒和压盖，所述的承压筒套装在多层复合结构导体的外侧，所述的封头设在承压筒的两端与多层复合结构导体之间，在承压筒内壁与多层复合结构导体外壁之间设有压块和O型密封圈，承压筒的两端分别与两个压盖螺栓连接，在承压筒上分别焊接有进气管与出气管，进气管与高压氦气源连接，在进气管上还安装有减压器，所述的出气管与室外大气连接，出气管上安装有压力传感器。
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