泄露性试验和气密性试验(机械密封的静压试验及气密性试验——值得收藏)

Posted 2023-05-31

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泄露性试验和气密性试验(机械密封的静压试验及气密性试验——值得收藏)

为了判定机械密封产品是否符合技术规范的全部性能要求，机械密封产品必须进行全面的检测，同一般的机械产品一样，检测主要分型式试验与出厂试验两类。按照"机械密封实验方

法“技术标准规定，机械密封产品型式实验、出厂试验均包括静压试验与运转试验。

机械密封的静压试验

机械密封的静压试验参数为:

试验压力—-为产品的最高使用压力的1. 25倍[舰艇艉轴管密封装置(由一个或两个串联机械密封、一个充气密封装置组成)静压强度试验压力为工作压力的1.5倍]。

试验温度—-试验介质温度为0~80℃，有特殊要求可另行商定。

试验介质—-一般用清水作为试验介质，如有特殊要求可另行商定。

试验时间—-保压15min。泄漏量要求----应无渗漏。

试验取样数量—-同一规格的每批产品至少抽取一套进行试验。

机械密封气密性试验

一、机械密封气密性检测及计算

JB/T 11242《汽车发动机冷却水泵用机械密封》、JB/T 5086. 2《内燃机水封》及API682《离心泵和转子泵用轴封系统》等标准，都对机械密封规定了要进行气密性检测。

机械密封泄漏部位有动密封及静密封两类。静密封只要材料选择、加工精度及配合公差合理，一般均可达到密封效果，而密封端面间的密封效果由于结构设计不合理及表面加工变形等因素影响。往往对密封效果影响较大，因此机械密封气密性检测主要是检查密封端面间的泄漏状况。

传统的气密性检测方法中，最具代表性的为观察法。一般有两种:一种为水浸法，即将被测物表面内充入加压气体后浸没在水中，观察有无气泡产生;另一种为肥皂泡法，即将肥皂水涂在被测物表面，观察有无气泡产生。这些检测结果很大程度上依赖测试者本人的主观判断，很可能会由于测试条件和测试环境及操作人员的不同而得出不同的结果。如果检测仅靠肉眼观察，若在限定的时间内，没有气泡产生，被测物就可以认为不存在泄漏，从而被确定为合格品。这样的检测结果很大程度上取决于测试者本人的判断，而目光凭气泡很难确定出泄漏率的大小。同时这些方法还可以带来另外一些问题，如被测物在检测装置上的装夹、拆卸、清洗、烘干等额外工作。

差压法气密性泄漏量计算，根据理想气体状态方程式PV= nRT为常数，推导出在温度稳定的情况下，泄漏量近似计算公式为Q=VP1/TP0(mL/s)

式中v—被测物充气容积，mL；

P1-一检测时压力差(绝对压力)，Pa；

T---检测时间，S；

P0---大气压(绝对压力)，P0=103300Pa。

如果机械密封泄漏量在允许范围内，检测容积内的压力变化很微小(在0.0001MPa数量级)，用一般工程用压力表是不能看出压力变化的。气密性检测相比用水进行水压检测，由于气体分子小，渗透速率大，因此气密性试验压力比水压试验压力要低很多，就可以进行泄漏检查。国际标准API682：2004《离心泵与转子泵轴封系统》中气密性检测条件为:检测容积28L、测试压力0.17MPa、测试时间≥5min、最大压力下降允许为0.14MPa。核算其最高使用压力与气密性检测压力比为：4.2:0.17=1:247。

利用气密性检漏仪进行机械密封气密性检测，在汽车发动机冷却水泵用机械密封及类似机械密封中已广泛采用。出厂检验每套机械密封气密性检测仅需十几秒，装夹检测非常方便快速。

二、气密性检测仪

1.检测仪工作原理

气密性检测仪是通过向被测物内充入加压空气，稳定一段时间(预先设定)后，检测被测物内的气体由于泄漏而产生的微小压力变化来达到检漏的目的。而为了检测出微小的压力变化，则需安装基准物，检测与基准物之间的差压才可进行准确测试。

医用天平是精确测量微量物品质量的测量工具。使用者通过仔细调整天平一端的砝码使两端达到严格平衡，这样被测物的质量就可通过砝码反映出来。

气密性检漏仪的原理同天平一样，如图10-1~图10-3所示。首先将相同压力的气体同时充入到被测物和基准物内，使差压传感器隔离板两边的压力完全相等，然后观察其平衡情况。若被测物不漏，那么差压传感器隔离板两边的压力将保持平衡。如果被测物存在泄漏，那么它内部的压力会逐渐降低，平衡就被破坏。这样传感器就可以检测出隔离板两侧因泄漏产生的差压。而且，如果发生泄漏，泄漏率(mL/s)的大小将直接反应在两侧压力的失衡速度上。

图10-5所示为气密检测仪的基本空气回路图。系统按以下步骤操作：

先打开电磁阀SV1、SV2和SV3，将测试压力的空气充入到被测物和基准物内，然后，关闭阀SV2和SV3，如果被测物存在泄漏，那么它内部的压力将随着其他的泄漏逐渐降低同基准物内压力相比会有一个压差，这个压差可由差压传感器测得，转换为电信号后显示在仪表上。

在测试压力附近一个很小范围内，反应泄漏率的差压与泄漏时间成线性变化。气密检测仪在预先设定的时间后读取差压值，然后同预先设定的合格品的检验标准相比较自动得出判断结果。

2.检测仪主要技术参数

机械密封气密性检测仪可选用两种型号。

①FL-296H型检测仪，其主要技术参数为:测试压力-1~9.1kgf/㎝²、显示泄漏压力范围0~0.0102kgf/㎝²、最小显示压力0.00001kgf/㎝²、带100mL容积校正器、测试精度±5%，检测仪测试回路容积为9.4mL。

②FL-800H型检测仪，其主要技术参数为:测试压力2~20kgf/㎝²、显示泄漏压力范围0~10kgf/㎝²、最小显示压力0.00001kgf/㎝²、带100~1000mL容积校正器、测试精度±2%，检测仪测试回路容积为7.2mL。有计算机接口，可记录测试结果数据，检测结果通过曲线结果显示，自动读取检测数据，并使数据坐标化、观察气压变化曲线、判断泄漏变化趋势。

为使测试更准确，应尽量减少测试容积。同一型号机械密封外流法测试容积小，但机械在外流状态下端面比压要合理（K外≠K内），要使端面比压在1.5f/㎝²左右，这样可采用外流法测试。

3.关于检测仪设定(输入)测试条件

检测仪使用前要输入测试压力、测试程序控制时间(充压一平衡一测试一放气的时间)、泄漏设定标准等参数才可进行检测。

(1)测试压力的设定

①JB/T 11242一2011《汽车发动机冷却水泵用机械密封》最高使用压力为0.3MPa，气密性测试压力为138kPa ，二者数值之比138/ (3x89.0665) =0.47。

②SH/T 3156—2009《石油和化工离心泵轴封系统工程技术规定》标准(等效API682标准)中规定：气密性测试压力为0. 17 MPa。其标准最高使用压力为4.2MPa，二者数值之比为0.17/4.2=0.04。

③一般密封液体介质的机械密封，气密性测试压可按使用压力乘0.5（见表10-1）来设定。

(2)关于程序控制时间(充气一平衡一测试一放气时间)的确定。

①充压时间参照其他产品测试情况确定(见表10-2 )。

②其余程序时间为: 充气:平衡:测试=5:4:2(见表10-3 )。

③放气时间根据测试容积确定，可自定。

(3)泄漏设定标准:使用检测仪必须先输入泄漏设定标准数值，以便检测仪自行判断。但泄漏设定标准要根据不同产品结合生产及应用实际情况来确定。

①JB/T 11242《汽车发动机冷却水泵用机械密封》测试标准:介质为液体，泄漏标准规定为0.03mLm/h=0. 0005mL/min，汽车动机冷却水泵用机械密封出厂时气密性检查设定的泄漏标准值为3. 5mL/min，此数值与液体泄漏标准值相比为3. 5/0.0005=70000：1。

②SH/T 3156标准，气密性检测要求5min压力下降≤0.014MPa,测试容积为28L，按泄漏量近似计算公式计算其泄漏量为[28000*(0.17-0.014)*98066.5]/(5*103300)=829mL/mi。此标准用液体检测，泄漏标准规定为5.6g/h。若液体重量为1000mL/1000g。则5.6g/h=5.6mL/h=5.6/60=0.093mL/min，用气体试验与用液体试验泄漏值相比为：829/0.093=8914:1。

③虽然气体测试泄漏标准数值很大，但为了产品的可靠性，检测仪设定的气体测试标准仍要严格一些，以便能筛查有微小泄漏产品。经试验分析一般机械密封可暂按液体泄漏标准值的5000倍考虑，表10-4为检测仪设定出厂气体测试泄漏标准。再根据产品批量出厂合格率及实际液体试验泄漏状况时情况来进行比较，调整气体测试泄漏标准值（往大的数值调整）。

（4）检漏装置操作要点

①认真阅读检测仪使用说明书，按要求进行操作。

②根据被测机械密封结构，合理设计便于装卡的夹具。

③机械密封应先用气泡法检漏，找出泄漏部位，改进夹具或调整弹簧压缩量，排除静密封泄漏部位。

④ 计算被测物夹具内充气容积、确定程序控制的充气→平衡→检测→放气等时间、泄漏设定标准，并在检测仪上设定好，才可始检测。

⑤夹具气缸动作.可由检测仪控制或另接电源开关(脚踏开关)控制

⑥电位器调零钮由于仪器自动调整零点。一般不用调整，只有在内部校正时才需要调整。

⑦注意检测仪电源及夹具气缸气压回路电磁阀使用电压数值。千万不要搞错，以免烧坏仪器。

⑧检测仪气源应设过滤干燥装置，防止油、水损坏检测仪中压力传感器

⑨检测仪应在一个温度稳定环境中工作，切勿阳光直射、炉子加热、空调风扇吹、震动、潮湿环境等影响因素。

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