SU1312424A1

SU1312424A1 - Method of leakage testing of hollow articles under cryogenic temperature

Info

Publication number: SU1312424A1
Application number: SU864006527A
Authority: SU
Inventors: Юрий Васильевич Алейник; Владимир Иванович Куприянов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3605
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-05-23

Abstract

Изобретение относитс к области контрол герметичности оболочек крио- генно-вакуумных установок и позвол ет повысить чувствительность и достоверность испытаний-. Изделие 1 помещают в вакуумную камеру 2, заполн ют его хладагентом. Направленным тепловым потоком от нагревательных элементов 9 с отражател ми 10 нагревают изде Jt лие 1 до температуры, выше температуры кризиса пленочного кипени хладагента , при которой на внутренней поверхности издели 1 образуетс пленка пара. По течеискателю 5 определ ют натекание в камеру 2 паров хладагента . Если нарушений герметичности нет, осуществл ют периодическое предельно амплитудное изменение температуры издели 1 в пределах эксплуатационных температур, а между периодами - циклическое малоамплитудное изменение температуры издели 1 от температуры кипени .хладагента до температуры, выше температуры кризиса пленочного кипени . После определени степени негерметичности место течи определ ют путем локального последовательного нагрева издели 1. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. с S (Л 10 / J оо ю 4 ю 4The invention relates to the field of monitoring the tightness of the shells of cryogenic-vacuum installations and allows to increase the sensitivity and reliability of tests. The product 1 is placed in a vacuum chamber 2, filled with its refrigerant. Directional heat flow from the heating elements 9 with reflectors 10 heats product Jt line 1 to a temperature above the crisis temperature of the film boiling of the refrigerant, at which a vapor film forms on the inner surface of product 1. Leak detector 5 determines that 2 refrigerant vapors leak into the chamber. If there are no leakages, a periodic maximum amplitude change in the temperature of the product 1 within the operating temperatures is carried out, and between periods a cyclic low-amplitude change in the temperature of the product 1 from the boiling temperature of the refrigerant to a temperature above the crisis temperature of the film boiling. After determining the degree of leakage, the place of the leak is determined by local heating of the product 1. 2 Cp. f-ly, 1 ill. with S (L 10 / J oo y 4 y 4

Description

113113

Изобретение относитс К ,- тельной технике и может использоватьс дл контрол герметичности внутренних оболочек криогенно-вакуумных установок.The invention relates to K-technology and can be used to monitor the tightness of the inner shells of cryogenic-vacuum units.

Цель изобретени - повышение чувствительности и достоверности испытаний путем исключени перекрыти малых течей жидкостью и обеспеченил вы влени скрытых дефектов у а также обеспечение локализации течи путем локального раскрыти The purpose of the invention is to increase the sensitivity and reliability of tests by eliminating the overlapping of small leaks with liquid and ensuring the detection of latent defects and ensuring the localization of the leak by locally opening

На чертеже представлена схема устройства дл осуществлени способа.The drawing shows a diagram of an apparatus for carrying out the method.

Полое изделие 1 помещают в камеру 2, откачиваемую высоковакуумньп 1 агрегатом 3 и механическим насосом 4, соединенными с течеискателем 5. Камера 2 оснащена съемной крышкой 6 с установленными трубопроводами 7 и 8 подвода хладагента в жидкой фазе и отвода в газовой фазе. В камере 2 установлены нагревательн з1е элементы 9 с отрах ател ми 10 дл создани направленного теплового потока в сторону издели 1 сThe hollow product 1 is placed in the chamber 2, pumped out by the high vacuum 1 unit 3 and the mechanical pump 4 connected to the leak detector 5. The chamber 2 is equipped with a removable cover 6 with installed refrigerant lines in the liquid phase and a gas outlet. In the chamber 2, heating elements 3 are installed with reflectors 10 to create a directional heat flow towards the product 1 s.

Способ испытаний полых издеаий на герметичность при криогенных температурах осуществл етс следующим образом.The method of testing hollow leakage products at cryogenic temperatures is carried out as follows.

Полое изделие 1. например внутренний сосуд криогенного резервуара, помещают н технологическую вакуумну о камеру 2 со съемной крышкой 6, отка-- чиваемую высоковакуумным агрегатом 3 и 1 1еханическим насосом 4, заполн ют его хладагентом, например ,ким аэо- TOMj через трубопровод 7, поддерживают заданные уровень и давление хладагента, а затем дают вьщержку 30 мин .цл стабилизации температуры издели , При этом хладагент в газовой фазе отводитс по трубопроводу 8 , Затем направленным тепловьгм потоком, получаемым с помощью нагревател:ьных элементов 9, например инфракрасных ламп и отражателей 10, нагревают зсе изделие 1 до температуры вьшзе TeMJ:ie- ратуры кризиса пленочного кипени (около 120 К дл азота), при которой происходит образование пленки пара на всей внутренней поверхности издели 1, Ид пoддepжIiвa неизменньпу тепловой поток от нагревателей, дают вьщержку 30 мин дл стабилизации температуры издели 1 Затем по течеис-- кателю 5 определ ют натекание в камеру 2 газообразного ;}слад,агента чеA hollow product 1. For example, an internal vessel of a cryogenic tank, placed on the technological vacuum of chamber 2 with a removable lid 6, evacuated by the high vacuum unit 3 and 1 with a mechanical pump 4, is filled with a refrigerant, for example, kim aero-TOMj through line 7, maintain the specified level and pressure of the refrigerant, and then give 30 minutes to stabilize the product temperature, the refrigerant in the gas phase is discharged through the pipeline 8, then a directional heat flow, obtained using a heater: For example, infrared lamps and reflectors 10, heat this product 1 to the temperature above TeMJ: ie the film boil crisis (about 120 K for nitrogen), at which vapor film forms on the entire inner surface of product 1, the heat flux from the heaters 30 minutes are given to stabilize the temperature of the product 1. Then, leakage of the gaseous into chamber 2 is determined by leakage;

22

рез течи в изделии 1 и предварительно суд т о его герметичности после первого периода охлаждени . Если нарушений герметичности нет. осущестcutting leakage in product 1 and judging its tightness after the first cooling period. If there is no leakage. to implement

вл ют серию циклического малоамплитудного изменени температурь издели 1, Дл этого прекращают его нагревание , дают выдержку дл стабилизации его температуры на уровне температуры кипени хладагента и вновь нагревают изделие 1. После достижени его температуры выше 120 К дают вьщержку 30 мин дл ее стабилизации и по тече- ис ателю 5 контролируют наличие течей . Выполн ют первую серию из п ти циклов малоамплитудных (77 К - 120 К) изменений температуры. Затем осуществл ют второй период предельноампли- тудного изменени температуры с нагревом до 300 К и охлаждением до 77 К. При этом из издели 1 через патрубок 7 отвод т хладагент, восстанавливают его температуру до комнатной и дают выдержку 30 мин. Затем изделие 1 вновь заполн ют жидким азотом и после достижени им температуры жидкого хладагента и вьщержки 30 мин вновь осуществл ют серию из п ти малоамплитудных циклических изменений темлературы . После этого вновь выполн ют предельно амплитудное изменение температуры , а за ним сле,1ующую серию малоамплитудного ее изменени . Всего при испытани х внутреннего сосуда выпол15Я10Т три предельноамнлитудных цикла изменени температуры, между которыми три серии из п ти малоамплитудных и лкпов.are a series of cyclic low-amplitude changes in the temperature of product 1; To do this, stop heating it, give an exposure to stabilize its temperature at the boiling point temperature of the refrigerant, and reheat product 1. After reaching its temperature above 120 K, allow 30 minutes for its stabilization and flow - Isolator 5 controls the presence of leaks. The first series of five cycles of low-amplitude (77 K - 120 K) temperature changes is performed. Then a second period of maximum amplitude temperature change is carried out with heating to 300 K and cooling to 77 K. At the same time, refrigerant is withdrawn from product 1 through pipe 7, restore its temperature to room temperature and allow 30 minutes. The product 1 is then refilled with liquid nitrogen and after reaching the temperature of the liquid refrigerant and supply for 30 minutes, a series of five low-amplitude cyclical changes in temperature is performed. Thereafter, an extreme amplitude temperature change is again performed, followed by a series of low-amplitude temperature changes. In total, when testing the inner vessel, three maximum amplitude cycles of temperature change were performed, between which there are three series of five low-amplitude and lux.

После обнаружени в процессе испытаний течи в изделии 1 по течеис- кателш 5 осуществл ют ее локализацию. Дл этого вслед за заполнением издели 1 жидким хладагеном и за выдержкой 30 мин производ т последовательное нагревание участков издели t выше 120 К с помощью локально нагфаз- ленных тепловых потоков; получаемых от отдельных нагревательных элементоз 9 с отражател ми 10, По изменению содержани газообразного хлад- агента в откачиваемой полости техко-- логичесрсой вакуумной камеры 2,. регистрируемого по течеискателю 5 определ ют место и величину течи.After detecting a leak in product 1 during leakage testing, leakage 5 is localized. To do this, following the filling of the product 1 with liquid refrigerant and after holding for 30 minutes, the sections of the product t above 120 K are sequentially heated using locally phased heat fluxes; received from separate heating elements 9 with reflectors 10, by changing the content of the gaseous refrigerant in the evacuated cavity of the technological vacuum chamber 2 ,. The location and magnitude of the leak is recorded by the leak detector 5.

Превращение хладагента в газ на внутренней поверхности издели 1 нагреванием его выше температуры кризиса пленочного кипени позвол етThe transformation of the refrigerant into the gas on the inner surface of the product 1 by heating it above the temperature of the crisis of film boiling allows

повысить чувствительность и достоверность испытаний за счет создани пристеночного газового сло и увеличени благодар этому расхода через течи значительно менее плотного хлад агента в газофазовой фазе по сравнению с расходом жидкого хладагента, когда нагревание издели 1 не производитс . Кроме того, при этом исключаетс перекрытие малых течей плотным хладагентом в жидкой фазе.to increase the sensitivity and reliability of the tests by creating a near-wall gas layer and thereby increasing the flow rate through the leaks of a much less dense refrigerant in the gas phase phase compared to the flow rate of the liquid refrigerant when the product 1 is not heated. In addition, this prevents the overflow of small leaks by a dense refrigerant in the liquid phase.

Осуществление предварительного контрол издели . 1 позвол ет определ ть его герметичность в целом после первого охлаждени до температуры жидкого хладагента, когда образование течей наиболее веро тно.Implementation of preliminary control of the product. 1 allows its integrity to be determined as a whole after the first cooling to the temperature of the liquid refrigerant, when leakage is most likely.

Циклическое малоамплитудное изменение температуры издели 1 позвол ет воспроизводить при испытани х экс плуатационные изменени температуры в пределах нескольких дес тков градусов , например, вызываемые сливом и заполнением издели 1 жидким хладагентом без отогрева его до комнат- ной температуры. При этом возникают температурные напр жени в конструкции издели 1, способствующие вы влению соединений со скрытыми дефектами.The cyclical low-amplitude temperature change of the product 1 allows reproducing operational tests of the temperature within a few tens of degrees during tests, for example, caused by draining and filling the product 1 with a liquid refrigerant without heating it to room temperature. At the same time, thermal stresses occur in the design of product 1, which help detect joints with hidden defects.

I I

Периодическое предельноамплитудное изменение температуры издели 1 позвол ет воспроизводить при испытани х зксплуататдионные изменени температуры от комнатной до предельной эксплуатационной криогенной, например , после относительных редких отогревов до комнатной те шературы дл профилактических осмотров и контрол При этом также возникают температур- ные напр жени в конструкции издели способствующие вы влению соединений со скрытыми дефектами.Periodic maximum amplitude temperature change of the product 1 allows to reproduce, during testing, temperature changes from room temperature to maximum cryogenic operating temperature, for example, after relatively rare warming up for preventive inspections and control. Also, thermal stresses occur in the product design. connections with hidden defects.

Сочетание единичных испытательных периодов предельноамплитудных изме- нений температуры с сери ми из значительно большого количества малоамплитудных циклов позвол ет эффективно имитировать эксплуатационный режим изменени температуры и вы в- л ть дефектные соединени в ходе испытаний Выполнение при испытани х только предельноампичитудных изменений температуры очень трудоемко и требует больших расходов хладагента, а выполнение только малоамплитудных испытательных изменений температуры не создает значительные температурные нагрузки на соединени испытуеThe combination of single test periods of maximum amplitude temperature changes with a series of significantly large number of low amplitude cycles makes it possible to effectively simulate the operating mode of temperature change and detect defective joints during testing. Only extreme amplitude temperature changes during tests are very laborious and require large refrigerant costs, and performing only low-amplitude test temperature changes does not create significant temperature load on test compounds

мого издели 1. Количество испытательных циклов каждого вида выбираетс как определенный процент, напри мер 1-10% общего эксплуатационного количества циклов каждого вида.1. The number of test cycles of each type is selected as a specific percentage, for example 1-10% of the total operational number of cycles of each type.

Последовательное нагревание отдельных участков иэдели выше температуры кризиса пленочного кипени позвол ет резко увеличивать расход газообразного хладагента через течь в зоне нагрева гю сравнению с расходом через ту же течь хладагента в жидкой фазе до выполнени нагрева и по изменению содержани газообразного хл адагента :в вакуумной камере определ ть место и величину течи.Sequential heating of individual sections of edeli above the temperature of the crisis of film boiling allows a sharp increase in the flow rate of the gaseous refrigerant through the flow in the hot zone compared to the flow rate through the same refrigerant flow in the liquid phase before heating and changing the content of the gaseous refrigerant in the vacuum chamber location and size of the leak.

Использование температуры кризиса пленочного кипени в качестве предельной при испытательном изменении температуры позвол ет получать газовую планку хладагента на внутренней поверхности издели при минимальной плотности теплового потока от внешних нагревателей из-за ухудшени теплоотдачи от поверхностей издели через газ.The use of the film boil crisis temperature as the limiting one at the test temperature change allows to obtain a gas bar of the refrigerant on the inner surface of the product with a minimum heat flux density from external heaters due to the deterioration of heat transfer from the surfaces of the product through the gas.

Формул аFormula

изобретени the invention

1.Способ испытани полых изделий на герметичность при криогенных температурах , по которому заполн ют изделие жидким шадагентом, превращают часть его Б пар, измер ют количество пара снару:«и издели и по нему суд т о степени герметичности изд&пп ,1. A method for testing hollow products for leak tightness at cryogenic temperatures, by which the product is filled with a liquid shadagent, a part of its B pairs is converted, the amount of vapor to the front is measured: "and the product and according to it, the degree of tightness is given by & p

о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повьпиен1- чувствительности и достоверности, превращение части хладагента в пар осуществл ют путем нагрева издели до температуры выше температуры кризиса пленочного кипени хладагента,This is so that, in order to increase sensitivity and reliability, part of the refrigerant is converted into steam by heating the product to a temperature above the crisis temperature of the film boiling of the refrigerant,

2.Способ по П.1, отличающийс тем, ITO после измерени количества пара периодически измен ют температуру издели в пределах эксплуатационных температур, в промежутках между периодам-1 циклически измен ют температуру издели с меньшей амплитудой от температуры жидкого хладагента до температуры выше температуры кризиса пленочного кипени и одновременно непрерывно измер ют количество пара хпадагента снаружи издели .2. The method according to claim 1, characterized in that ITO, after measuring the amount of steam, periodically changes the temperature of the product within the operating temperatures, and the temperature of the product with a smaller amplitude from the temperature of the liquid refrigerant to the temperature above the crisis temperature of the film changes cyclically between periods-1 boiling and simultaneously continuously measuring the amount of vapor of the outside of the product.

3.Способ по ПП.1 и 2, отличающийс тем, что, с целью локализации течи, после определени 3. Method according to Claims 1 and 2, characterized in that, in order to localize the leak, after determination

513124246.513124246.

степени герметичности охлаждают из- , температуры кризиса пленочного кипе- делие до температуры жидкого хпад- ни и по изменению количества пара агента,, последовательно нагревают хладагента снаружи издели суд т о участки издели до температуры выше месте и величине течи.the degrees of tightness are cooled from — the temperature of the crisis of the film boiling to the temperature of the liquid cavity and, by changing the amount of agent steam, they consistently heat the refrigerant outside the product to judge parts of the product to a temperature higher than the location and size of the leak.

Claims

Claim

1. A method of testing hollow articles for tightness at cryogenic temperatures, by which they fill the product with liquid refrigerant, convert part of it to steam, measure the amount of steam outside the product and judge the degree of tightness of the product, distinguish it, and with that In order to increase the sensitivity and reliability, part of the refrigerant is converted into steam by heating the product to a temperature above the crisis temperature of the film boiling point of the refrigerant.

2. The method according to claim 1, characterized in that after measuring the amount of steam, the temperature of the product is periodically changed within operating temperatures, in the intervals between periods the temperature of the product is cyclically changed with a lower amplitude from the temperature of the liquid refrigerant to a temperature above the temperature of the film boiling crisis and at the same time continuously measure the amount of refrigerant vapor outside the product.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that, in order to localize the leak, after determining

6.

degrees of tightness cool the product to the temperature of the liquid refrigerant. the product sections are successively heated to a temperature above the film boiling crisis temperature and the place and magnitude of the leak are judged by the change in the amount of refrigerant vapor outside the product.