雷达冷却系统焊缝气密性检测应用技术

吴建宁，袁 兵

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所， 南京 211153)

0 引 言

气密性是指器件的气体密闭性能[1]，是器件的重要技术参数之一。海用等特定用途的雷达产品处于海洋、岛礁等恶劣环境中，对产品的气密性提出了更高的要求。如果产品的密闭性能达不到设计要求，将会导致内部元器件的腐蚀，从而影响产品的使用性能，降低使用寿命，增加维护成本。同时，雷达的冷却系统中存在大量的焊接件，这些焊接件对焊缝的气密性都有着较高的要求，若气密性达不到设计要求，将有可能导致冷却液的泄露，严重的会造成电子设备的烧毁。由此可见，雷达冷却系统焊缝的气密性检测是生产过程中的重要环节，有着举足轻重的作用。

1 常用气密性检测方法的应用

1.1 气密性检测的目的

气密性检测是雷达真空器件和冷却系统等在生产过程中必须的质检项目。气密性通常是指具有一定几何空间容器的密闭程度。气密性检测的目的就是在生产过程中尽早对工件在规定的条件下是否泄漏作出判断，提早发现问题并加以解决，避免对有泄漏的工件作进一步加工和装配。

在实际生产中，即使工件要求是液密的，也用空气或其他专用测试气体作为检测介质。这是因为气体的粘度低于液体，用气体作为检测介质可获得很高的测试精度。

1.2 密封和泄漏的概念

密封是一个相对的概念，没有绝对密封不漏的工件。工件在不同的应用条件下对密封程度有不同的要求，因此必须首先根据工件的实际工作情况确定气密性检测的方法、检测压力以及工件允许的泄漏率。

1.3 常用的气密性检测方法

气密性检测的常用方法有直压法、气泡法、氦质谱仪检测法、离子泵检测法、脉冲超声波检测法、声发射检测、光学检测等。

(1) 直压检测法

向被检测工件中充入一定压力的气体(通常为氮气)，通过观察连接在被检测工件上的压力表进行判断。若在规定时间内压力表的示数无变化，则满足气密性要求，为合格；若示数有变化，则不合格。这通常作为工件气密性定性判断的手段。

(2) 气泡检测法

利用在检测对象两侧产生压力差，在低压侧观察溶液中产生的气泡来检测工件是否泄漏。如果被检测的工件上存在漏孔，那么气体会在漏孔处从高压侧向低压侧流动。当在低压侧涂有检漏液(如水、氟油、肥皂液等)时，因为压差的关系，泄漏气体通过检漏液时会形成气泡，从而判断出被检测的工件是否泄漏和漏孔的位置。

(3) 氦质谱仪检测法

氦质谱仪检漏是以氦气为示踪气体使用质谱分析仪进行密封检测的一种检漏方法。检漏时如果工件有漏孔，被检件内腔的氦气就会进入检漏仪，氦离子在磁场中作圆周运动形成离子流，检漏仪的收集极就会收集到氦离子。信号经过放大后就会在检漏仪的仪表上显示出来。进入检漏仪的氦气与显示的数值成正比，数值越大则泄漏的气体越多，被检工件是否有漏孔以及漏率大小就这样被确定下来。

(4) 离子泵检测法

离子泵检测法的原理如图1所示。当用离子泵对被检测工件抽气时，数分钟便可达到平衡压力。此时当用氩气喷吹在漏孔上时，由于泵对氩气具有比空气低的抽速，因此离子泵的离子流指示就会迅速上升，指示了漏孔的存在。当改用氢或氧来检漏时，由于泵对氢和氧具有比空气大的抽速，因此离子泵的离子流指示就会迅速降低。当漏率大于10-6Pa·m3/s 时，阀门5 可能要关小，阀门4、7、9 全开，以免检漏过程中系统的压力上升过快，离子泵的离子流过大导致过载；当漏率小于10-6Pa·m3/s 时，阀门5 可以全开，阀门4 可以关闭，可提高检漏灵敏度；当漏率小于10-9Pa·m3/s 时，需要等待较长时间，待系统真空度较高时才能进行检漏。这种检漏方法的最小可检漏率可达10-12Pa·m3/s。

(5) 脉冲超声波检测法

高频脉冲电路可以产生高频电压，脉冲超声波检测是将高频电压加在探伤仪换能器(接触探头)的压电晶片上， 就会有脉冲超声波发射出来。 超声波在器壁内传播，遇到漏孔时，超声波的一部分能量在漏孔端部会进行大角度范围散射，从而产生较强的脉冲超声回波信号。探头接收到回波信号后，将其转变成高频脉冲电压，并输入到接收示波管的垂直偏转板上，电压就会在荧光屏的纵坐标上显示出来。超声波束根据探头位置的变化射到漏孔的各个部位。探头接收到漏孔进、出口以及漏孔中的脉冲超声回波信号，根据其大小和波形，间接测出漏孔的漏率。[2]

(6) 声发射检测法

当气体在一定压力作用下从漏孔泄漏时会在漏孔处发出低频的机械波，其频率范围可从几赫到几百千赫。利用声发射传感器接收来自泄漏部位的声信号，然后将该信号转变成电信号并放大后传送至声发射主机，经过分析处理就可以发现泄漏的位置和漏率的大小等信息。[3]声发射检漏根据被检件的不同，其频率范围可从几千赫到几百千赫，一般来说频率越低则可以检测到距离更远、漏率更小的漏孔。[3]

(7) 光学检测法

将被检器件放入密封检测箱，把光学干涉仪调整到能观测被检器件的状态。然后，将检测箱抽真空，同时用光学干涉仪观测抽真空前后被检器件是否变形。在视野内，同时观测每一只被检器件是否随压力变化而变化。在减小的压力下保持一定时间，观测被检器件有无继续变形。如果开始时随着检测箱压力改变未检测到器件变形，或在检测箱压力保持恒定的情况下检测到器件变形，则器件有泄漏，判为不合格。[4]

随着科学技术的进步，各种气密性检测方法越来越智能，检测精度大大提高，但是具体的应用需要根据实际情况而定。工程上使用的方法主要考虑操作方便，缩短检测时间，降低成本，满足设计要求即可。

2 雷达冷却系统焊缝气密性现场检测方法

用直压法检验工件的气密性时，直观性好，测试系统构成简单，成本低，根据压力变化而判断泄漏。而气泡检测法也具有上述特点，且更容易找出漏点所在。

针对海用雷达气密性器件的生产情况，在实际生产中气密性检验要求主要针对管路连接件焊缝、冷板流道焊缝(钎焊、搅拌摩擦焊及扩散焊)及分水器焊缝等液密的焊接工件。气密性的要求是在1.5 MPa压力下15 min内无泄漏。气密性的检验是定性检测，并非定量测试。同时，若发现泄漏，只需找出漏点即可。综合考虑操作简便性、效率和成本，通常选用直压法和气泡法综合起来的测试方法。

2.1 试验原理

试验原理图如图2所示。

通过氮气源向被测工件里充气，调节阀门，观察压力表4，待工件内压力达到气密性检测要求时关闭气源。在规定压力(1.5 MPa)下、规定时间(15 min)内，压力表4的压力值无变化；或者将被测工件放入水中，或者在其焊缝处涂抹肥皂水，如无气泡产生，则工件的气密性满足设计要求。测试完毕后，通过三通阀进行泄压。

2.2 试验设备及设计

试验设备主要包括气源氮气瓶、调压阀门、压力表(2个)、三通泄压阀及连接管路和接头等。由于被测工件形式多种多样，针对海用雷达使用要求和生产特点，本文提出了一种快接方式，对不同被测工件进行测试，统一了充气接头的形式。工件上安装快速插座，充气口管路上安装快速插头，如图3所示。

2.3 现场试漏的应用

冷却系统焊缝气密性的现场测试采用上述测试系统，充气口均使用快速接头的形式，操作简便，通用性强，可提高气密性检测的效率。对于体积小的纯结构件，通常采用气泡法进行检测，对测试工件进行充气、保压，并浸没于水中，而对于体积较大的结构件或者带有电讯元器件的工件通常采用直压法进行检测。图4所示为几种焊接工件的现场气密性测试图。

3 结束语

本文介绍了几种常用的气密性检测方法，并针对实际生产中的应用情况，提出直压法检测和气泡法检测更适应于焊接工件的现场气密性检测。针对各种应用场合，设计了一套通用气密性检测系统，操作简便，通用性强，可以大大提高气密性检测的效率。