氦氣的應用領域及如何檢漏？
日期：2022-04-29
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氦氣He因密度比空氣小、化學性質不活潑、不可燃的特點被當做填充其體、保護氣體廣泛應用于軍工、科研、石化、制冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接等領域，但是在應用過程中如發生意外，將可能導致缺氧甚至出現腦損傷死亡事件。因此除了了解氦氣的應用，還需了解氦氣的檢漏方法。
氦氣的應用領域
1、保護氣：利用氦氣不活潑的化學性質，氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣，以及原子反應堆和加速器、激光器、火箭等。
2、填充氣：由于氦氣密度遠小于空氣，而且化學性質極不活潑，較氫氣安全，氦氣經常被用作填充氣體，如填充飛艇、氣球、溫度計、電子管、潛水服等。
3、檢驗分析：儀器分析中常用的核磁共振分析儀的超導磁體需要利用液氦降溫，氣相色譜分析中氦氣常作為載氣，利用氦氣滲透性好、不可燃的特點，氦氣還應用于真空檢漏，如氦質譜檢漏儀等。
4、低溫冷源：利用液氦的-268.9℃的低沸點，液氦可以用于超低溫冷卻。而超低溫冷卻技術在超導技術等領域有較廣泛的應用，超導材料需要在低溫（100K左右）中才能表現出超導特性，大多數情況下只有液氦能比較簡便地實現這樣的極低溫。超導技術在交通行業的磁懸浮列車，醫療領域的核磁共振成像設備都有較大的應用。
氦氣如何檢漏
1、真空壓力法
采用真空壓力法檢漏時，需要將被檢產品整體放入真空密封室內，真空密封室與輔助抽空系統和檢漏儀相連，被檢產品的充氣接口通過連接管道引出真空密封室后，再與氦氣源相連，當被檢產品表面有漏孔時，氦氣就會通過漏孔進入真空密封室，再進入氦質譜檢漏儀，從而實現被檢產品總漏率的測量。
真空壓力法的優點是檢測靈敏度高，能實現任何工作壓力的漏率檢測，反映被檢件的真實泄漏狀態。缺點是檢漏系統復雜，需要根據被檢產品的容積和形狀設計真空密封室。這里需要說明在檢漏過程要求確保充氣管道接口無泄漏，或者采取特殊的結構設計將所有充氣管道連接接口放置在真空密封室外部。
真空壓力法的檢測主要應用于結構簡單、壓力不是特別高的密封產品，如電磁閥、高壓充氣管道、推進劑貯箱、天線、應答機、整星產品等。
2、真空法
采用真空法檢漏時，需要利用輔助真空泵或檢漏儀對被檢產品內部密封室抽真空，采用氦罩或噴吹的方法在被檢產品外表面施氦氣，當被檢產品表面有漏孔時，氦氣就會通過漏孔進入被檢產品內部，再進入氦質譜檢漏儀，從而實現被檢產品泄漏量測量。按照施漏氣體方法的不同，又可以將真空法分為真空噴吹法和真空氦罩法。其中真空噴吹法采用噴槍的方式向被檢產品外表面噴吹氦氣，可以實現漏孔的精確定位； 真空氦罩法采用有一定密閉功能的氦罩將被檢產品全部罩起來，在罩內充滿一定濃度的氦氣，可以實現被檢產品總漏率的測量。
真空法的優點是檢測靈敏度高，可以精確定位，能實現大容器或復雜結構產品的檢漏。真空法的缺點是只能實現一個大氣壓差的漏率檢測，不能準確反映帶壓被檢產品的真實泄漏狀態。真空法的檢測主要應用于真空密封性能要求，但不帶壓工作的產品，如空間活動部件、液氫槽車、環境模擬設備等。
3、正壓法
采用正壓法檢漏時，需對被檢產品內部密封室充入高于一個大氣壓力的氦氣，當被檢產品表面有漏孔時，氦氣就會通孔漏孔進入被檢外表面的周圍大氣環境中，再采用吸槍的方式檢測被檢產品周圍大氣環境中的氦氣濃度增量，從而實現被檢產品泄漏測量。按照收集氦氣方式的不同，又可以將正壓法分為正壓吸槍法和正壓累積法。其中正壓吸槍法采用檢漏儀吸槍對被檢產品外表面進行掃描探查，可以實現漏孔的精確定位； 正壓累積法采用有一定密閉功能的氦罩將被檢產品全部罩起來，采用檢漏儀吸槍測量一定時間段前后的氦罩內氦氣濃度變化量，實現被檢產品總漏率的精確測量。
正壓法的優點是不需要輔助的真空系統，可以精確定位，實現任何工作壓力下的檢測。缺點是檢測靈敏度較低，檢測結果不確定度大，受測量環境條件影響大。正壓法主要應用于大容積高壓密閉容器產品的檢漏，如高壓氦氣瓶、艙門檢漏儀等。
4、背壓法
采用背壓法檢漏時，首先將被檢產品置于高壓的氦氣室中，浸泡數小時或數天，如果被檢產品表面有漏孔，氦氣便通過漏孔壓入被檢產品內部密封腔中，使內部密封腔中氦分壓力上升。然后取出被檢產品，將表面的殘余氦氣吹除后再將被檢產品放入與檢漏儀相連的真空容器內，被檢產品內部密封腔內的氦氣會通過漏孔泄漏到真空容器，再進入氦質譜檢漏儀，從而實現被檢產品總漏率測量。檢漏儀給出的漏率值為測量漏率，需要通過換算公式計算出被檢產品的等效標準漏率。
背壓法的優點是檢測靈敏度高，能實現小型密封容器產品的泄漏檢測，可以進行批量化檢測。缺點是不能進行大型密封容器的漏，否則由于密封腔體容積太大，導致加壓時間太長。此外，每個測量漏率都對應兩個等效標準漏率，在細檢完成后還需要采用其它方法進行粗檢，排除大漏的可能。
背壓法的檢漏主要應用于各種電子元器件產品檢漏。
