차압 테스트를 사용하여 누출을 감지하는 방법
누출 감지기 장치를 사용하지 않는 누출 감지 방법
사용되는 테스트 방법 간의 가장 합리적인 차이는 특수 누출 감지 장비의 사용 여부에 대한 차이입니다.
가장 간단한 경우에는 특수 누출 감지기의 도움을 받지 않고 정성적으로, 그리고 특정 테스트 기법을 사용하여 정량적으로(누출률) 확인할 수 있습니다. 즉, 수도꼭지에서 흘러 나오는 물의 양은 일정 기간 동안 눈금 실린더를 사용하여 확인할 수 있지만 이를 누출 감지기 장치라 하지는 않습니다. 누출 감지기를 사용하지 않고 누출을 찾는 과정에서 누출률을 확인할 수 있는 경우(아래 압력 상승 테스트 참조), 이 값은 헬륨 표준 누출률로 변환되는 경우가 많습니다. 이 표준 누출률 값은 허용 인증서를 발급할 때 자주 필요하지만 헬륨 누출 감지기 장치에서 확인한 누출률 값을 비교할 때 사용할 수도 있습니다.
개별 엔지니어링 구성 요소에 대한 철저한 검사에도 불구하고 조립 후 장비에 누출이 있을 수 있습니다. 이는 밀봉 상태 불량 또는 밀봉 표면 손상 등이 원인일 수 있습니다. 장비를 검사하는 데 사용되는 공정은 누출의 크기와 목표되는 밀폐 정도에 따라 달라지며, 장비가 금속이나 유리 또는 기타 물질로 제작되었는지 여부에 따라 달라집니다. 일부 누출 감지 기술은 아래에서 설명됩니다. 특정 상황에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 경제적 요인이 가장 중요한 변수가 될 수 있습니다.
압력 상승 테스트
이 누출 테스트 방법은 누출로 인해 일정 기간 동안 일정하게 유지되는 양의 기체가 진공 처리된 장치에 충분히 들어갈 수 있다는 사실을 바탕으로 합니다(제한된 기체 유동, 그림 1.1 참조). 이와 대조적으로 용기 벽과 밀봉에 사용된 물질로부터 유리된 기체의 양(탈기가 충분하지 않은 경우)은 일정 시간 동안 평형 압력에 도달할 때 수증기가 실제로 응축될 수 있으므로 시간이 지나면 감소합니다(그림 5.5 참조). 압력 상승 측정을 위해 진공 처리된 진공 용기의 펌프 끝에 있는 밸브는 폐쇄됩니다. 그런 다음 압력이 일정 정도 상승하는 동안(예를 들어 10의 1거듭제곱) 시간이 측정됩니다. 밸브가 다시 개방되고 일정 시간 동안 펌프가 다시 실행되며, 이후 공정이 반복됩니다. 동일한 양의 압력 상승에 대해 기록된 시간이 일정하게 유지되면 두 압력 상승 시험 사이의 대기 기간이 충분히 길다고 가정하여 누출이 있는 것입니다. 적절한 대기 시간의 길이는 장치의 특성 및 크기에 따라 다릅니다. 두 번째 단계에서 압력 상승이 보통보다 더 높은 경우, 용기 내부 표면에서 기체가 배출되어 상승한다고 가정할 수 있습니다.
그림 1.1 진공 처리된 용기의 배기에 대한 도식적 표현.
1 – 기체 유속 qm 질식 = 상수(최대값)
2 – 기체 유동이 원활하지 않으며, qm이 Δp = 0으로 감소
그림 5.5 펌프가 꺼진 후 용기 내부의 압력이 상승
- 누출
- 컨테이너 벽에서 진화된 기체
- 누출 + 기체 진화
압력 상승을 나타내는 곡선을 해석하여 누출과 오염을 구별하려고 시도할 수도 있습니다. 선형 눈금이 있는 그래프에 표시된 압력 상승 곡선은 압력이 높은 경우에도 누출이 있는 직선이 되어야 합니다. 압력 상승이 벽에서 기체가 방출되어 발생하는 경우(결국 오염이 원인임), 압력 상승이 점차 줄어들고 최종적으로 안정적인 값에 접근하게 됩니다. 대부분의 경우 두 현상이 동시에 발생하므로 두 원인을 분리하는 것이 불가능하지는 않지만 어려운 경우가 많습니다. 이러한 관계는 그림 5.5에 개략적으로 나와 있습니다. 압력 상승이 실제 누출에 의한 것인 것이 분명해지면 다음 등식에 따라 시간 대비 압력 상승에서 누출률을 정량적으로 측정할 수 있습니다.
(5.3)
예:
20L(4갤런)의 진공 용기를 펌프에서 분리한 후 장비의 압력은 300초 동안 1 · 10-4mbar에서 1 · 10-3mbar로 상승합니다. 따라서 등식 5.2에 따라 누출률은 다음과 같습니다.
질량 유동 Δm / Δt로 표시되는 누출률은 QL = 6 · 10-5mbar · l/s, T = 68°F(20°C) 및 공기의 분자 질량 (M = 29g/mole)에서 등식 5.1로부터 파생됩니다.
컨테이너가 차단 밸브를 통해 진공 용기에 부착된 TURBOVAC 50 터보 분자 펌프(예: S = 50l/s)로 진공 처리되면 약 Seff = 30l/s의 유효 펌핑 속도를 예상할 수 있습니다. 따라서 최종 압력은 다음과 같습니다.
당연히 대용량 펌프(예: TURBOVAC 151)를 사용하여 충분하지 않은 경우 최종 압력을 높이는 것과 동시에 최종 압력 도달에 필요한 펌프 다운 시간을 줄이는 것은 불가능합니다.
최신 진공 시스템에 대한 누출 테스트는 일반적으로 헬륨 누출 감지기와 진공 방법을 사용하여 실시됩니다(국소 진공 누출 감지 관련 페이지 참조). 장치가 진공 처리되고 테스트 기체가 외부 주변에 분사됩니다. 이 경우 누출을 통해 장비 내부로 전달된 테스트 기체를 감지할 수 있어야 합니다(장비 내부의 샘플 채취를 기반으로 함). 또 다른 방법은 양압 누출 테스트를 사용하는 것입니다. 검사 중인 장비에 테스트 기체(헬륨)이 채워지고 양압을 형성합니다. 테스트 기체는 누출을 통해 외부로 전달되고 장치 외부에서 감지됩니다. 누출 위치는 누출 분사(또는 비누 거품) 또는 (He 또는 H2를 테스트 기체로 사용하는 경우) 누출 감지기와 스니퍼 장치를 통해 확인됩니다.
압력 강하 테스트
위에 나와 있는 압력 상승 방법과 유사합니다. 하지만 이 방법은 진공 시스템에서 누출을 확인하는 데에서 좀처럼 사용되지 않습니다. 그럼에도 이 방법을 실시하는 경우 게이지 압력은 1bar를 초과해서는 안 됩니다. 진공 기술에 사용되는 플랜지 커넥터가 대체로 더 높은 압력을 견딜 수 없기 때문입니다. 반면 양압 테스트는 탱크 엔지니어링에 일반적으로 사용되는 기술입니다. 대형 컨테이너와 컨테이너의 압력 강하를 위해 필요한 긴 테스트 기간에 대처할 때 특정 상황에서는 온도 변화의 영향을 고려해야 할 수도 있습니다. 그 결과 시스템이 수증기의 포화 압력 이하로 냉각되어 물이 응축되는 등의 현상이 발생할 수 있습니다. 압력 감소를 평가할 때 이를 고려해야 합니다.
