Способ контроля герметичности изделий

 

Изобретение относится к испытаниям на герметичность и может быть использовано при контроле тепловыделяющих элементов (твэлов) энергетических реакторов. Целью изобретения является повышение производительности путем сокращения времени выдержки при подготовке изделий к испытаниям на герметичность и достоверность контроля путем снижения и стабилизации фона. Твэлы помещают в вакуумную печь и обезгаживают при температуре не менее 600С до тех пор, пока их газовыделение не снизится до заданной величины, определенной экспериментально. Для сокращения времени обезгаживания необходимо создание таких условий нагрева, при которых разброс температур по изделиям не превышал бы 30С. После этого обезгаживание прекращается, изделия выгружаются из печи, производится их сборка, опрессовка в среде гелия и их герметизация. Изделия помещают в вакуумную камеру, нагревают до рабочей температуры и проводят их испытание на герметичность. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к испытаниям на герметичность и может быть использовано при контроле тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Целью изобретения является повышение производительности путем сокращения времени выдержки при подготовке изделий к испытаниям на герметичность и достоверность контроля путем снижения и стабилизации фона. На фиг. 1 представлена зависимость времени подготовки изделия к испытаниям от температуры предварительной обработки; на фиг. 2 показан разброс температур изделий, расположенных в вакуумной печи обычным способом; на фиг. 3 дана схема разброса температур изделий в вакуумной печи, расположение которых обеспечивает равномерный нагрев. Способ контроля герметичности изделий реализуется следующим образом. Оболочки и концевые детали тепловыделяющих элементов, общая площадь поверхности которых составляет S, помещают в вакуумную печь, нагревают до температуры не менее 600^оС и выдерживают при этой температуре до тех пор, пока скорость G газоотделения от оболочек и концевых деталей не снизится до величины G ≅ · kF_т, (1) где S₁ - суммарная площадь поверхности изделий, подвергаемой обезгаживанию; S₂ - суммарная площадь контролируемой поверхности изделий; k = - отношение коэффициентов диффузии D₁ и D₂соответственно при температурах обезгаживания и контроля; F_т - скорость откачки камеры при последующем определении негерметичности. Выбор оптимальной температуры обезгаживания основан на экспериментальных данных (см. фиг. 1), характеризующих зависимость времени, по истечении которого возможно подключение течеискателя к вакуумной камере, от температуры предварительной обработки. Как видно из фиг. 1, увеличение температуры свыше 600^оС не приводит к существенному снижению указанного промежутка времени. Скорость газоотделения за промежуток времени ΔТ определяется по формуле G = (P₂-P₁)+F₁ , (2) где V_к - объем вакуумной печи, в которой проводится термообработка; Т_н и Т_к - температуры изделия при нормальных условиях и при термообработке соответственно; Р_н - давление газа при нормальных условиях; Р₁ и Р₂ - давления остаточных газов в вакуумной печи в начале и конце промежутка времени ΔТ; F₁ - скорость откачки насоса вакуумной печи при нормальных условиях. Для интенсификации процесса газоотделения необходимо создание таких условий нагрева, при которых разброс температур по изделиям не превышал бы 30^оС. Расположение изделий в вакуумной печи по существующей технологии не создает условия равномерного их нагрева. Поэтому изделия следует располагать в печи, как показано на фиг. 3. Разброс температур в этом случае не превышает 30^оС, что вдвое сокращает время подготовки изделий к испытаниям. После того как условие (1) выполнено, термообработка прекращается, изделия выгружаются из печи. Далее производится сборка тепловыделяющих элементов, опрессовка в среде гелия и их герметизация. Для проведения испытаний на герметичность изделия помещают в вакуумную камеру, нагревают до температуры, соответствующей условиям эксплуатации, при этом разброс температур оболочек изделий не превышает 30^оС и по наличию гелия в вакуумной камере судят о негерметичности изделий. П р и м е р реализации способа. Эксперименты проводились в цеховых условиях на установке контроля герметичности изделий типа БН. Установка состоит из четырех горизонтальных реторт с изделиями, соединенных единой вакуумной системой откачки. Нагрев реторт с изделиями осуществляется путем наката печи одновременно на все четыре реторты. Для экспериментов были взяты полнометражные имитаторы тепловыделяющих элементов типа БН. Экспериментальные данные, полученные при испытании, показывают, что подключение течеискателя и контроль герметичности изделий по существующему способу возможен только после ≈8 ч непрерывной откачки. Это объясняется тем, что в процессе нагрева до температур, соответствующих эксплуатации (для изделий типа БН рекомендуется 450-550^оС), из материала оболочек и концевых деталей начинают выделяться газы, поглощенные последними еще на стадии выплавки. Скорость выделения газов определяется их диффузией из материала изделия. Как известно, коэффициент диффузии имеет экспоненциальную зависимость от температуры материала. Поэтому наличие разброса температур, превышающего 30^оС, приводит к существенному различию в скорости газовыделения из отдельных твэлов, а это в свою очередь ведет к различию во времени отгазовки. Для интенсификации процесса газоотделения необходимо создание таких условий нагрева, при которых разброс температур по изделиям не превышал бы 30^оС. Этим требованиям отвечает приспособление, в котором тепловыделяющие элементы укладываются в кольцо по периферии реторты (см. фиг. 3). Разброс температур в этом случае не превышает 30^оС, отгазовка проходит значительно интенсивнее, при этом время, необходимое для ее проведения, сокращается вдвое (приблизительно 4 ч вместо 8). Дальнейшего повышения производительности можно добиться путем предварительной отгазовки оболочек изделий и концевых деталей. При проведении предварительной отгазовки при температуре не менее 600^оС длительность этого процесса определяется условием (1). Выполнение этого условия позволяет снизить время нахождения изделия в вакуумной камере до технологически возможного минимума (приблизительно до 2 ч: из них 1 ч - выход на температурный режим, 1 ч - термовакуумная сушка, необходимая для вскрытия мелких течей, закрытых технологическими жидкостями), при этом дальнейшее время увеличения выдержки не оказывает влияния на ход кривой изменения давления при контроле. Предлагаемый способ контроля герметичности изделий позволяет повысить достоверность контроля и увеличить его производительность в 3 раза. (56) ОСТ 94.10054-84. Элементы активных зон ядерных реакторов. Масс-спектрометрический метод испытания на герметичность, 1984.

Формула изобретения

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что размещают изделия в камере, проводят ее откачку, при откачке нагревают изделия до температуры обезгаживания, выдерживают их при этой температуре, заполняют изделия пробным газом и определяют негерметичность изделий при температуре контроля по наличию в вакуумной камере пробного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, температуру обезгаживания выбирают не менее 600^oС, а выдержку осуществляют до достижения величины скорости G газовыделения, определяемой из условия
G ≅ · k · F_T
где S₁ - суммарная площадь поверхности изделий, подвергаемой обезгаживанию;
S₂ - суммарная площадь контролируемой поверхности изделия;
k = - отношение коэффициентов диффузии D₁ и D₂ соответственно при температурах обезгаживания и контроля;
F_т - скорость откачки камеры при определении негерметичности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении негерметичности поддерживают температуру такой, чтобы ее разброс по поверхности изделий не превышал 30^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002        

---