книги из ГПНТБ / Тарасевич Р.М. Методы и средства проверки герметичности узлов, отсеков и систем летательных аппаратов учеб. пособие
.pdfчерез точку пересечения горизонтали с кривой чувствительности ме тода, покажет оптимальный перепад давления, при котором необходимо проводить испытание на герметичность, чтобы обеспечить регистрацию утечки, соответствующей чувствительности способа.
Точки пересечения горизонтали с кривыми чувствительности раз личных способов располагаются слева и справа от ординаты рабочего перепада давления. Для способов, точки пересечения которых с гори зонталью лежат слева от ординаты рабочего перепада давления, испы тательное давление может быть меньше рабочего, а для способов, точки пересечения которых лежат справа от ординаты рабочего дав ления, испытательное давление должно быть больше рабочего.
Решение о возможности применения испытательного давления, отличного от рабочего, предусмотренного чертежом, может быть при нято в исключительных случаях только с согласия отдела главного конструктора.
На номограше пунктирными линиями со стрелкой приведены два примера практического выбора оптимального способа проверки герме тичности и расчета наименьшего допустимого перепада давления при проверке.
І-й пример. Чертежом предусмотрено рабочее вещество воздух,
степень герметичности |
|
= 1,83-10“^ мм^ атм/сек, |
рабочее |
|||
давление |
= |
25 |
кг/см2 , |
время проверки |
і - 60 |
мин. В этом |
случае на правой |
|
ординате 3 |
находим точку, |
соответствующую зна |
||
чению 1 ,83 «КГ5 ,и |
из |
нее проводим пунктиром со стрелкой линию 7', |
||||
параллельную оси абсцисс, до ее пересечения с ординатой, проходя щей через значение вязкости рабочего вещества (воздуха) при нор мальной температуре Т = 20°С. Определение вязкости газов произ
водится по табл.7. Вязкость воздуха в этом случаеД ,= І *8•ІО-4 пу аз* Из полученной таким образом точки необходимо провести пунк тирную линию 7 , параллельную кривым расхода газов, до пересече ния с ординатой, проходящей через значение рабочего давления (в нашем примере Др = 25 кг/см ^). Через полученную точку , прово дим пунктирную линию, параллельную оси абсцисс по всему полю но мограммы.
проверка герметичности с заданными параметрами может быть произ ведена только масс-спектрометрическим методом с применением ПТИ-6
при |
рабочем давлении |
|
др - 20 кг/см2 |
и ПТИ-7 при рабочем давле |
нии |
А р = 6 кг/см |
2 . |
В обоих случаях |
содержание гелия равно 100$. |
97
|
Т а б л и ц а 7 |
Вязкость различных газов, |
, г/см*сек |
(пуазы) |
|
т,°к |
I |
А '100 |
|
63,9 |
Азот |
292 |
|
|
|
||
64,8 |
|
284 |
|
66,2 |
|
247 |
|
69,0 |
|
217 |
|
71,1 |
|
201 |
|
73,3 |
|
184 |
|
75,4 |
|
І7І |
|
77,4 |
|
158 |
|
90,1 |
|
ІІ6 |
|
104,1 |
|
85 |
|
105,3 |
|
84 |
|
I I I , 7 |
|
74 |
|
84,2 |
Аргон |
280 |
|
|
|
||
86,25 |
|
262 |
|
87,3 |
|
252 |
|
14,85 |
Водород |
|
|
|
21,62 |
|
|
15,89 |
|
19,32 |
|
16,35 |
|
18,49 |
|
17,77 |
|
15,93 |
|
18,78 |
|
14,48 |
|
20,43 |
|
13,00 |
1 |
|
1 |
|
1 |
т,°к |
А -Ю Ь |
|
54,4 |
Кислород |
|
> |
873 |
|
56,4 |
|
717 |
59,7 |
|
631 |
61,7 |
|
521 |
63,5 |
|
476 |
65,4 |
|
435 |
68,9 |
|
377 |
72,3 |
|
323 |
79,2 |
|
279 |
84,0 |
|
253 |
90,1 |
|
218 |
125,6 |
|
108 |
138,4 |
|
100 |
145,6 |
|
96,5 |
154,2 |
|
91,5 |
Окись углерода |
|
|
68,55 |
|
287 |
72,0 |
|
244 |
75,2 |
|
203 |
77,8 |
|
186 |
80,9 |
|
170 |
82,8 |
|
165 |
90,1 |
|
146 |
99,6 |
|
ІІ6 |
I I I , 6 |
|
ТОО |
129,6 |
|
66 |
98
|
|
|
Продолжение |
т.°к |
/'г* ІО5 |
Т.°К |
^ г - І 0 э |
|
Гелий |
|
Воздух |
1,282 |
0,154 |
80,8 |
171,8 |
1,304 |
0,124 |
90,1 |
132 |
1,335 |
0,179 |
107,2 |
94,5 |
1,586 |
0,233 |
I I I , 0 |
90 |
1,762 |
0,356 |
125,1 |
82,5 |
1,906 |
0,675 |
126,4 |
80,5 |
1,973 |
0,811 |
|
|
1,988 |
0,960 |
|
|
2,086 |
1,15 |
|
|
2 ,I I I |
1,26 |
|
|
2,116 |
1,35 |
|
|
2,145 |
1,55 |
|
|
2,159 |
1,77 |
|
|
2,171 |
2,02 |
|
|
2,174 |
1,95 |
|
|
2,178 |
2,30 |
|
|
2,29 |
1,87 |
|
|
2,315 |
1,97 |
|
|
2,642 |
2,35 |
|
|
2,934 |
2,40 |
|
|
3,738 |
2,75 |
|
|
3,81 |
2,87 |
|
|
3,97 |
2,88 |
|
|
4,021 |
2,98 |
|
|
Время проверки в этих случаях будет зависеть от способа и режима
проверки |
и может отличаться |
от заданного ( |
t |
- 60 мин.). |
При |
менение |
течеискателя ПТИ-6 с |
содержанием гелия |
Tö% (кривая 8 |
) не |
|
может быть осуществлено без особого согласования с отделом глав ного конструктора, так как в этом случае давление при проверке
герметичности |
должно |
быть |
Ар = GO кг/см2 , |
т .е . выше рабочего. |
|
2-й пример. Рабочее вещество-масло АМТ-ІО, степень герметич |
|||||
ности 2*ІО-6 |
|
мм2/сек , |
рабочее давление Ар |
- 150 кг/см2 , время |
|
проверки |
t |
= 60. В |
этом |
случае на левой |
ординате 4 находим |
точку, соответствующую значению 2*І0~® и из |
нее проводим пунктиром |
||||
99
со стрелкой линию 9 параллельно оси абсцисс до ее пересечения с ординатой, проходящей через значение вязкости рабочего вещества
(масло АМГ-ІО) при нормальной температуре |
Т = 20 С. Определение |
вязкости жидкости производится по табл.8. |
Вязкость масла АМГ-ІО в |
этом случае =1,8*ІО-1 пуаз. Из полученной таким образом точки необходимо провести пунктирную линию 9, параллельную кривым рас хода жидкости, до пересечения с ординатой, проходящей через зна
чение |
рабочего давления (в нашем примере |
А р = 150 кг/см *). |
Через |
полученную точку проводим пунктирную линию 9, параллельную |
|
оси абсцисс по всему полю номограммы.
Таким образом, положение пунктирной линии 9 определило, что для проверки герметичности с заданными параметрами могут быть применены все способы галоидных и масс-спектрометрических методов, ряд химических и пневматических способов. Применение всех указан ных способов технически возможно, так как во всех случаях давление при испытаний ниже рабочего давления.
Для определения значения давления при испытании для любого способа нужно из точки пересечения пунктирной линии 9, проведенной через все поле номограммы, с кривой чувствительности способа (давление испытания для которого определяется) провести ординату до пересечения с нижней абсциссой I , характеризующей давление.
Гидростатический (контрольное вещество-керосин, время выдерж к и - 5 мин.)и пневматический (контрольное вещество - газ, время выдержки - 2 мин.) способы не могут быть применены без особого согласования с отделом главного конструктора, так как в этом слу чае давление при проверке герметичности соответственно должно быть приблизительно 1000 кг/см2 и 170 кг/см2 , т .е . выше рабочего.
В данном примере выбор оптимального способа проверки герметич ности из всего количества технически' возможных следует производить путем оценки технико-экономических показателей и производственных возможностей. При этом масс-спектрометрические и галоидные методы, требующие дорогого и сложного оборудования, высококвалифицированных специалистов, значительного времени подготовки и испытания; не сле дует рекомендовать без достаточного обоснования.
Определение расчетом давления при испытании. Как следует из выше сказанного, при определении способа и параметров процесса проверки герметичности по номограмме за исходное положение прини малось равенство рабочего давления и давления при испытании. Однако, как показал опыт, не всегда давление испытания, равное рабочему или
100
|
о |
|
о |
- |
90 |
- |
80 |
- |
70 |
- |
60 |
- |
50 |
І |
О |
- |
30 |
- |
20 |
- |
10 |
|
0 |
|
10 |
|
20 |
30
40
50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
ІЮ
120
130
140
150
Т а б л и ц а 8
Вязкость жидкостей при различных температурах,
./^•ІСГ2, г/см -сек |
(пуазы) ( р = I |
кг/см2 ) |
Л * |
О |
.А * |
о |
||
Ацетон |
|
Глицерин |
2,00 |
0 |
12100 |
1,51 |
5 |
7050 |
1,19 |
10 |
3950 |
0,98 |
15 |
2350 |
0,79 |
2 0 |
1480 |
0,66 |
30 |
600 |
0,57 |
40 |
330 |
0,50 |
50 |
180 |
0,442 |
60 |
102 |
0,395 |
70 |
59 |
0,356 |
80 |
35 |
0,322 |
90 |
21 |
0,293 |
100 |
13 |
0,268 |
120 |
5,2 |
0,246 |
140 |
1,8 |
Бензол |
160 |
1,0 |
180 |
0,45 |
|
0,76 |
200 |
0,22 |
0,65 |
|
|
0,56 |
Касторовое |
масло |
0,492 |
10 |
2440 |
0,436 |
20 |
987 |
0,390 |
30 |
455 |
0,350 |
40 |
233 |
0,316 |
50 |
129 |
0,286 |
60 |
77 |
0,261 |
70 |
49 |
0,239 |
80 |
32 |
0,219 |
|
|
0,201 |
|
|
0,185
0,170
ІОІ
I |
|
2 |
|
Бензол |
|
|
160 |
0,156 |
|
170 |
0,144 |
|
180 |
0,132 |
|
190 |
0,121 |
|
Муравьиная кислота |
|
|
10 |
2,25 |
|
20 |
1,78 |
|
30 |
1,46 |
|
40 |
1,22 |
|
50 |
1,03 |
|
60 |
0,89 |
. |
70 |
0,78 |
|
80 |
0,68 |
|
90 |
0,61 |
|
100 |
0,54 |
|
Изопропиловый спирт |
|
- |
60 |
66,1 |
- |
50 |
37,6 |
- |
40 |
23,2 |
- |
30 |
14,9 |
- |
20 |
10,1 |
- |
10 |
6,8 |
|
0 |
4,60 |
|
10 |
3,26 |
|
20 |
2,39 |
|
30 |
1,76 |
|
40 |
1,33 |
|
60 |
0,80 |
|
80 |
0,52 |
Продолжение
|
3 |
4 |
|
Метиловый |
спирт |
-100 |
16 |
|
- |
90 |
8,8 |
- |
80 |
5,7 |
- |
70 |
4,02 |
- |
60 |
2,98 |
- |
50 |
2,26 |
- |
40 |
1,75 |
- |
30 |
1,39 |
- |
20 |
1,16 |
- |
ІО |
0,970 |
|
0 |
0,817 |
|
20 |
0,584 |
|
40 |
0,450 |
|
50 |
0,396 |
|
60 |
0,351 |
|
70 |
0,311 |
|
Сероуглерод |
|
|
0 |
0,433 |
|
ІО |
0,396 |
|
20 |
0,366 |
|
30 |
0,341 |
|
40 |
0,319 |
|
Толуол |
|
|
0 |
0,768 |
|
ІО |
0,667 |
|
20 |
0,586 |
|
30 |
0,522 |
|
40 |
0,466 |
|
50 |
0,420 |
|
60 |
0,381 |
|
70 |
0,348 |
80 |
0,319 |
|
102
|
|
|
|
Продолжение |
1 |
Z |
|
3 |
4 |
|
Толуол |
|
|
Уксусная кислота |
90 |
|
0 |
(ангидрид) |
|
0,294 |
|
1,24 |
||
100 |
0,271 |
|
10 |
1,05 |
ІЮ |
0,249 |
|
20 |
0,90 |
120 |
0,231 |
|
30 |
0,79 |
130 |
0,214 |
|
40 |
0,69 |
140 |
0,199 |
|
50 |
0,62 |
160 |
0,172 |
|
60 |
0,55 |
180 |
0,150 |
|
80 |
0,453 |
Четыреххлористый |
|
100 |
0,377 |
|
|
углерод |
|
120 |
0,320 |
ІО |
1,68 |
|
130 |
0,297 |
0 |
1,35 |
|
Этиловый спирт |
|
ІО |
1,13 |
- |
100 |
47 |
20 |
0,97 |
- |
90 |
28,3 |
30 |
0,84 |
- |
80 |
18,1 |
40 |
0,74 |
- |
70 |
12,4 |
50 |
0,65 |
- |
60 |
8,7 |
60 |
0,59 |
- |
50 |
6,4 |
70 |
0,52 |
- |
40 |
4,79 |
80 |
0,472 |
- |
30 |
3,65 |
90 |
0,426 |
- |
20 |
2,83 |
100 |
0,387 |
- |
10 |
2,23 |
ПО |
0,352 |
|
0 |
1,78 |
120 |
0,323 |
|
50 |
0,695 |
140 |
0,276 |
|
100 |
0,326 |
160 |
0,234 |
|
ІЮ |
0,284 |
180 |
0,201 |
|
120 |
0,248 |
|
|
|
130 |
0,218 |
|
|
|
140 |
0,190 |
|
|
|
150 |
0;169 |
103
меньшее, обеспечивает максимальное для данного способа значение чувствительности и оптимальные значения технико-экономических показателей. Чувствительность выбранного способа проверки при ра бочих давлениях может не соответствовать потребной и предусмотрен ной по чертежу изделия. Поэтому для обеспечения требуемой чувстви тельности необходимо рассчитать оптимальную величину давления при испытании для выбранного по номограмме способа и контрольного вещества и по результатам при необходимости произвести корректи ровку способа испытания по номограмме исходя из допустимого дав ления испытания и с учетом обеспечения необходимой чувствительности. Следует учитывать, что величина рабочего давления не является пре делом для величины давления при испытании, так как прочность конст рукции всякого узла ЛА рассчитывается и обеспечивается с заранее заданным запасом прочности. Поэтому давление, при котором проис ходит проверка герметичности (испытание), может превышать рабочее давление, но при этом обязательно должно быть ниже расчетного давления, т .е . необходим запас прочности.
Если при сравнении полученных расчетом оптимальных значений давления при испытании с рабочими они окажутся выше последних, то окончательное решение может быть принято только совместно с отделом главного конструктора.
|
Ниже даются формулы, по которым рекомендуется производить |
||
расчет |
оптимальных значений давления испытаний. |
||
|
Для сочетания рабочих и контрольных (пробных) веществ "жид- |
||
кость |
- |
газ" |
|
|
|
|
(32) |
где |
|
- |
давление при испытании, кг/см2 ; |
|
|
р - |
рабочее давление в системе, кг/см2 ; |
п- абсолютная вязкость контрольного вещества (газа ), пуаз;
м-ж - |
абсолютная вязкость рабочего вещества (жидкости), |
Qr - |
п у аз; |
чувствительность выбранного способа контроля, |
|
|
сМ'Ѵсек; |
|
степень герметичности соединений, см3/сек . |
Для сочетания рабочих и контрольных веществ "жидкостьжидкость"
(3 3 )
104
где |
рж - |
давление при испытании, кг/см2 ; |
|||
|
р |
- |
рабочее давление в системе, кг/см2 ; |
||
|
А |
- |
вязкость контрольного вещества, пуаз; |
||
|
- |
вязкость рабочего |
вещества, |
п у аз; |
|
|
А |
||||
|
о |
- |
чувствительность |
выбранного |
способа контроля, |
|
Mw, |
|
смЗ/сек ; |
|
|
|
- |
|
|
|
|
5 - степень герметичности соединения, см'Ѵсек. Для сочетания рабочих и контрольных веществ "газ-газ"
|
|
|
»Л<К-1) £ і г " ] , |
ш |
|
где |
Рр |
- |
J Гі ri |
. о |
|
давление при испытании, кг/сы г; |
|
||||
|
р |
- |
рабочее давление в системе, кг/см2 ; |
||
|
а* |
- |
чувствительность выбранного способа контроля, |
||
|
Qr |
- |
см^/сек; |
|
|
|
степень герметичности |
соединения, |
см'Ѵсек. |
||
Если контрольное вещество находится в смеси с другим пробным веществом, например воздух или азот в смеси с гелием, фреоном, радиоактивным газом, значение испытательного давления определяется соответственно по формулам (13) и (14). При этом значение ju r берется соответственно для смеси контрольного и пробного вещества.
Іб . Технологический процесс сушки внутренней поверхности объекта перед проверкой его герметичности
Для удаления влаги, оставшейся после струйной промынки или гидропрессовки узла, перед проверкой герметичности применяется сушка. Обязательность сушки диктуется тем, что остатки жидкости не только вызывает обильное газоотделение, но и закупоривают микро неплотности в швах, что снижает на один-два порядка чувствитель ность методов проверки герметичности и, как следствие, мешает ее объективной оценке.
Чаще всего применяет следующие методы сушки:
а) конвентивный - как правило, продувкой узла гоіэячим воздухом^
для чего используется |
фены - установки, где воздух нагревается и |
||
вентилятором подается внутрь бака; |
|||
б) |
температурный - |
нагрев |
узла в специальной печи; |
в) |
термовакуумный - |
когда |
нагрев узла сочетается с образованием |
внутреннего вакуума.
Термовакуумный метод значительно ускоряет процесс сушки и обес печивает полное удаление влаги, так как температура кипения воды
ins
в вакууме резко снижается. Например, при давлении в 0,1 атм. тем пература кипения вода снижается до 46°С.
Термовакуумная сушка требует установки изделия в термобаро камеру (ТЕК), прогрев его до заданной температуры и, после ее стабилизации, создание в ТЕК предусмотренного техпроцессом вакуума и выполнение термовакуумной сушки в течение заданного техпроцессом времени. Отсчет заданного времени термовакуумной сушки следует производить с момента создания в ТБЯ предусмотренного вакуума.
|
На рис.53 изображена номограмма для определения времени сушки |
|||||||
изделия при нормальном атмосферном давлении и в вакууме. |
|
|||||||
t |
На левой оси ординат приведена принимаемая температура сушки |
|||||||
°С, на правой |
оси |
ординат - искомая |
величина |
времени |
сушки |
|||
г |
в часах. Прямые линии, выходящие из |
точки |
0, |
определяют тол |
||||
щину стенок изделия |
8 |
в миллиметрах. |
|
|
|
|
|
|
|
Кривые линии, выходящие из верхней точки номограммы, характе |
|||||||
ризуют вакуум, создаваемый при сушке, в диапазоне от |
^ |
= 760 мм |
||||||
рт.ст. (нормальное |
атмосферное давление) |
до |
р= I |
мм р т .ст . |
||||
|
Таким образом, |
номограмма позволяет |
определять |
необходимое |
||||
время сушки в ТЕК в зависимости от температуры,создаваемого ваку ума и толщины стенки узла.
Так, например, продолжительность сушки изделия, толщина стен
ки которого |
8 |
= 3 мм, при температуре |
t |
|
= 80°С определяется |
|||||||||||
следующим |
образом: |
при нормальном |
атмосферном |
давлении |
р |
= |
||||||||||
=760 мм рт.ст. |
на номограмме рис.53 находят пересечение линии, |
|||||||||||||||
соответствующей |
t _=80°, и линии р -=760 мм рт.ст. |
и получают |
точ |
|||||||||||||
ку Л .И з |
точки Е |
проводят |
вертикаль |
до |
ее пересечения с линией, |
|||||||||||
соответствующей & =3 |
мм |
(точке ІГ^) , и из |
нее |
проводят |
горизонталь |
|||||||||||
до пересечения |
с линией, |
определяющей время |
Г |
сушки |
(точка |
J r ) . |
||||||||||
Как видно из номограммы, время сушки будет примерно 3,5 часа. |
|
|||||||||||||||
Для этих же условий, |
но в вакууме |
при |
р |
= |
50 |
мм р т .ст . |
находят |
|||||||||
пересечение |
линии, |
соответствующей |
і = 80°, |
и линии |
р = 50 |
мм |
||||||||||
рт.ст. и получаю^ I |
, Так же, как |
в первом случае, определяют |
|
|||||||||||||
точки I |
и |
I . |
Время сушки |
будет равно 2 ,2, |
Аналогично определяет |
|||||||||||
ся время сушки при |
|
|
50°С, |
0 |
= 3 мм и |
|
І = 50 мм рт.ст. |
|||||||||
по точкам Ш , ііг и Иг и при |
р |
= 760 |
мм рт.ст . - по точкам |
|
||||||||||||
ІУ , ІУ |
(эти две |
точки |
совместились) |
и ІУ^. |
|
|
|
|
|
|
||||||
На рис. |
54 |
изображена схема термобарокамеры, |
предназначенной |
|||||||||||||
для термовакуумной сушки отсека перед его испытанием на герметич ность.
