摘  要：根据真空感应炉真空系统的特点，结合真空检漏技术原理和方法，选择氦质谱检漏仪法进行真空感应炉安装中的真空检漏，归纳出真空感应炉各种常见漏点和具体处理方法，缩短了真空感应炉的安装验收过程，提高了工作效率。

关键词：真空；检漏技术；感应炉；安装；氦质谱检漏仪法

中图分类号：TF13   文献标识码：B   DOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2020.07.70

0  引言

真空感应炉是熔炼高温合金、耐蚀合金、有色金属合金等特殊合金的主要设备，真空感应熔炼的金属材料具有化学成分精准、无宏观偏析、气体含量低、纯净度高等优点^[1]，因此真空感应炉被广泛应用。在实际生产中熔炼真空度和漏气率是影响合金产品质量的重要工艺参数，所以极限真空和漏率通常作为新装真空感应炉的验收指标。由于多种原因，新安装的真空感应炉很难一次达到极限真空和漏率的验收指标，影响安装和验收进度。因此迅速发现和处理漏点是真空感应炉安装中的关键。本文以美国Consarc公司1t真空感应炉安装检漏过程为例，探讨真空感应炉安装过程的常见漏点和具体处理方式，为安装真空感应炉提供参考。

1  设备简介

1.1  设备组成及安装步骤

该真空感应炉包含炉体、真空系统、熔炼电源系统、电气控制系统、冷却水系统、液压系统、气动系统、隔离阀及工作平台和一些生产附属设备。

该真空感应炉的炉体为美国Consarc公司生产，主要包含炉盖、熔炼室、模车室、溜槽室、主加料室、合金加料室及工作平台等。熔炼室与模车室、溜槽室、主加料室及合金加料室之间用真空阀门隔开。

该真空感应炉的配套真空系统，按真空泵的类别分为三级真空系统。第一级别真空系统使用H-150D型滑阀式机械真空泵，第二级别真空系统使用ZJP-2500型罗茨真空泵，第三级别真空泵为Z-400型油扩散泵。真空泵、真空阀门、真空管道和过滤器等组成设备的整个真空系统。

该真空感应炉的冷却水系统由熔炼和搅拌电源冷却系统、炉体冷却系统和外循环水冷却系统等3部分组成。电源系统由熔炼电源和搅拌电源组成，气体系统包括气动系统和氩气回填系统。

真空感应炉的设计和安装的一般步骤：以炉体型号为基准，选择合适的配套电源系统（熔炼电源和控制电源）及真空系统，之后进行设备安装图的设计及地基准备，最后进行设备组装及后期检测验收。

1.2  设备真空要求

该真空感应炉各腔室对极限真空、工作真空、达到极限真空的时间及漏率要求见表1，各腔室真空参数达到或者超过对应要求才能通过验收。
 

2  检漏方法、仪器设备及其他材料

目前检漏方法主要分为加压检漏法和真空检漏法^[2]。在综合考虑本设备各腔室的真空度要求，以及各种真空检测方法的使用范围和优缺点的基础上，选择氦质谱检漏仪法^[3-4]。在考虑灵敏度、响应时间、应用范围、便携性、操作性能等因素的基础上，选择欧瑞康莱宝真空设备有限公司生产的PhoeniXL300型氦质谱检漏仪进行真空检漏工作。

氦质谱检漏仪法可以细分为喷吹法^[5]、氦罩法、充压法、吸枪法等多种方法^[3]。根据被检件的大小、结构以及操作方便等因素，本文选择喷吹法。这个方法就是将被检件通过过度接头与质谱检漏仪连接，实际操作现场见图1。检漏时先将氦质谱检漏仪与被检件接在一起，然后打开被检设备的真空系统，将被检容器抽到能达到的低真空，同时启动氦质谱仪使其达到工作状态。之后打开氦质谱仪工作阀门，将被检容器与抽至低真空的氦质谱仪连通起来。最后用喷枪向被检设备的可疑漏点处喷吹氦气，如果有漏孔存在，氦气就会由漏孔进入设备内部，并迅速进入氦质谱仪被检测出来。喷枪喷吹的位置可以确定漏孔位置，氦质谱仪显示器显示的数字大小可以确定漏孔漏率的大小。

真空检漏工作中还使用了以下设备和材料：用于处理焊缝漏洞的ZX7ARC-300型电焊机，TIG-200逆变式直流氩弧焊机，用于焊缝表面处理的WSB10-115T角磨机及其附属薄片砂轮、钢丝轮等。用于处理橡胶密封垫的工业无水乙醇及长城7501高真空硅脂，等等。
 
3  漏点分析及处理

在确保真空泵正常工作，同时确保设备腔体内表面材料的洁净度及腔体干燥度的前提下，利用喷吹法进行真空感应炉安装中的真空检漏工作。通过检漏找到了下列不同类型漏点，并根据漏点类型做了不同处理。

3.1  静态橡胶密封垫圈

（1）漏气的可能原因。因压力作用橡胶密封垫圈被挤压变形；密封圈被污染或未涂抹真空脂；密封圈老化破损等。

（2）处理方法。检测到密封圈被挤压变形或老化破损，则更换密封圈。密封圈存在污染或未涂抹真空脂的情况，用无水乙醇擦拭干净后重新涂抹真空脂即可。

3.2  法兰接口

（1）漏气的可能原因。法兰变形、螺栓没上紧、紧螺栓时没有对角紧固螺栓，导致法兰受力不均匀，造成接触面出现缝隙、法兰间的密封垫圈不洁净或损坏。

（2）处理方法。检测到法兰变形则更换法兰，其他情况则要拆开法兰，用无水乙醇擦拭干净密封垫圈并重新涂抹真空脂，或更换新密封圈后对角紧固螺栓。

3.3  器壁材料

（1）漏气的可能原因。材料本身存在裂纹、气孔等缺陷。

（2）处理方法。通过实践经验观察器壁材料，对于器壁材料可疑漏点处用角磨机处理表面，然后做焊接处理。

3.4  螺纹连接处

（1）漏气的可能原因。螺纹未拧紧，螺纹本身加工精度不够，使用过程中螺纹牙被损坏或螺纹连接时没添加密封剂。

（2）处理方法。首先检测螺纹拧紧及破损情况，未拧紧则拧紧后重新检测真空，有损坏则更换新螺纹。2种情况都未出现，则清洗干净螺纹后涂抹RTV密封剂连接，再重新检测真空。

3.5  金属—非金属接口（熔炼视窗）

（1）漏气的可能原因。未加密封圈，未涂抹密封胶或者装配不合理。

（2）处理方法。首先拆开视窗，检查有无密封圈及是否涂抹密封胶，若密封圈完好无损并涂抹密封胶，只能重新装配。

3.6  焊缝

（1）漏气的可能原因。由于操作不当或材料本身原因，焊缝存在夹渣、气孔、未焊透、裂纹和气泡等焊接缺陷。

（2）处理方法。准确定位漏孔后，先用装有钢丝刷的角磨机打磨焊缝表面，然后在角磨机换上金属砂轮片或者切割片切割焊缝，观察焊缝内部是否存在明显焊接缺陷（气孔、沙眼、夹渣等）。如果存在明显缺陷，则用ZX7ARC-300型电焊机点焊处理。如果不能观察到明显缺陷，则用电焊机段焊处理。电焊会产生焊渣，进而生成气孔，因此电焊处理完毕，还要再进行一次真空检漏。如果漏点没有消除，继续用角磨机处理表面，焊缝表面处理完毕，使用TIG-200逆变式直流氩弧焊机处理漏点。

在真空检漏中，焊缝是最容易出现漏点的部位，也是最难处理的部位。工作中通常会出现大气量喷吹氦气检测出焊缝漏点，小气量喷吹氦气检测不出准确漏点的情况。这时选择使用真空泥逐段封堵逐段检测的方法，使用真空泥封堵住一条焊缝的大部分焊段，留下一小段检测。这样能排除氦气向四周扩散等外部因素的干扰，缩小检漏范围，逐段检测焊缝，直至成功检测到准确漏点，处理后再进行下一部位检测。但是在实际操作中，各种具体检漏操作方法都使用后，仍会存在不能准确定位、影响设备真空极限的大漏点，以及存在工作人员不能接触到的漏点（例如炉体中间的底部焊缝）。考虑到各种因素，只能采取把整个漏气焊缝打磨、切割处理后重新连续焊的方法。例如，该真空感应炉的溜槽室和炉膛焊接处漏点、熔炼室圆筒形结构和长方形结构焊接处漏点，都是采用此种方法。

4  结论

真空系统中的焊缝、焊缝交叉点、起焊及收焊部位、法兰密封或动密封处、金属—玻璃封接处是容易漏气的部位，在真空检漏中要重点检测这些地方。但是，当真空系统出现问题时，不能主观认为是焊缝漏气造成。要根据现场条件进行理论分析，确定是真空泵故障、材料放气或是炉体存在漏孔，之后才能给以适当解决方法。只有这样，才能显著提高检漏工作效率。氦质谱检漏仪法能够方便、高效完成真空感应炉的真空检漏工作。真空感应炉的常见漏点为焊缝、法兰接头、橡胶密封圈、螺纹连接处。氩弧焊补漏法比电焊补漏法效果好，但是耗时大，二者结合使用，能够明显提高检漏工作效率。基金项目：江苏省产业前瞻与共性关键技术竞争项目（编号：BE2017149）；江苏省宿迁市产业发展引导资金（科技成果转化计划）项目（编号：C201703）。

参考文献

［1］牛建平，杨克努，管恒荣，等.真空冶金现状及其应用前景［J］.真空，2002（6）：7-13.

［2］陶务纯，王胜，郭波.真空检漏方法与应用［J］.设备管理与维修，2008（5）：37-41.

［3］曹慎诚.实用真空检漏技术［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［4］姬向锋.真空检漏技术在自耗电弧炉维修中的应用［J］.真空，2016，53（1）：67-68.

［5］范垂祯.再议质谱检漏技术中的喷吹法和吸入法［J］.真空，1998（1）：27-31.

〔编辑 凌瑞〕