極高真空設備中的冷漏實驗結果與分析
在重復性冷熱沖擊實驗前，s*先對系統(tǒng)進行殘氣分析。圖16-48是系統(tǒng)殘氣質譜圖。從該圖中可以看出，H2(2)和H20(18)是主峰，說明系統(tǒng)中可能不存在較大的可檢漏隙。接著用氦峰定標法對液氮膽，液氦膽及所有密封法蘭進行檢漏，亦未發(fā)現(xiàn)可檢漏隙。這與上述分析是一致的。
系統(tǒng)經多次反復烘烤和冷卻后，由于材料的脹縮率不同，一般說來，在強迫冷卻過程中（注入液氮或液氦），焊縫處容易產生拉裂型的“冷漏”現(xiàn)象；而在自然冷卻過程中，法蘭密封連接處容易出現(xiàn)分離型漏隙，當然，也有可能產生拉裂型的“冷漏”現(xiàn)象。圖16-49是系統(tǒng)經烘烤自然冷卻到室溫時的殘氣質譜圖。圖中，主峰是N2 (28)，H2(2)，N+(14)和Q(32)等，這與正常烘烤后的通用殘氣質譜圖(H2是主峰)不相符合。說明該系統(tǒng)可能存在著較大的可檢漏隙。我們進一步用如下的實驗來確定漏孔的性質和部位。
在低溫泵液氮膽內注入液氮，系統(tǒng)真空度由2.6×10-4Pa提高到5×10-5Pa，可初步判斷液氮膽工作正常。在液氦膽內注入液氮，系統(tǒng)真空度驟然降低到2.6×10-3Pa。圖16-50是對應的殘氣質譜圖。從圖中可以看出，主峰N2 (28)、N+(14)、0z(32)、Ar(40)等，這是典型的空氣質譜圖。這說明液氦膽的某一焊縫產生了“冷漏”覡象。接著用噴吹法向液氦膽內吹入氦氣，確定出漏孔位置在頸管焊縫接頭處。圖16-51是相應的氦峰質譜檢漏圖。
如何消除這一漏隙？通常采用重新補焊的方式較為穩(wěn)妥可靠。然而，在這種情況下，焊縫漏隙是在頸管內部，無法進行原位補焊。若層層割開后逐一補焊，這無異于重新做泵，且擔著新的風險。為此，嘗試了一種新的方法——超高真空補漏膠噴涂堵漏法。其具體做法是：①用專用工具將該補漏膠均勻噴涂到漏隙處；②升溫固化，使補漏膠與孔隙粘結牢固并具有一定的強度；③反復上述步驟數(shù)次，直到認為滿意為止。
采用這種方法堵漏后，先在室溫下對原漏隙進行氦峰法檢漏，再用液氮浸泡法進一步檢漏，并分別畫出相應的殘氣質譜圖和氦質譜檢漏圖，均未發(fā)現(xiàn)有“冷漏”，說明用此法來消除“冷漏”現(xiàn)象基本成功。
在消除焊縫處的“冷漏”之后，進一步對所有的法蘭密封連接處進行氦峰法檢漏。結果發(fā)現(xiàn)大法蘭密封連接處有漏隙存在，其殘氣質譜圖如圖16-52所示。
這主要是由于法蘭、螺釘?shù)冗B接處因脹縮率不同而引起密封墊圈分離變形的緣故。采用多次壓緊法蘭的方法，并通過測量系統(tǒng)真空度變化和監(jiān)測噴吹法檢漏時氦峰變化譜圖（直到氦峰譜圖無變化反應時為止）來消除漏隙。在這一過程中，法蘭共壓緊五次，系統(tǒng)真空度從4×10-5Pa提高到6×10-6Pa，相應的氦峰變化從較大一直變到與本底氦峰一致。至此，認為已消除了該漏隙。
z*后，進行了穩(wěn)定性冷熱沖擊實驗，以進一步考驗焊縫及法蘭連接處的密封性能。系統(tǒng)經過大約190℃，110h的烘烤保溫后，自然冷卻到室溫，系統(tǒng)真空度為2×10 -16Pa，圖16-53足相應的殘氣質譜圖。從圖中可以看出，H2(2)是主峰，大致可以分析出烘烤過程是正常的。進一步對所有密封處（液氮膽、液氦膽、連接法蘭、規(guī)管密封法蘭、充氣密封法蘭及超高真空閥門等）進行噴吹法氦質譜檢漏，均未發(fā)現(xiàn)可檢漏孔。圖16-54是這一檢漏過程中的連續(xù)掃譜圖。接著，在液氮膽內注入液氮，系統(tǒng)真空度提高到4×10-7Pa。圖16-55是相應的殘氣質譜圖。z*后在液氦膽內注入液氦，并再次仔細對所有密封處進行氦峰定標檢漏，均未發(fā)現(xiàn)有可檢漏孔。圖16-56為液氦膽內注入液氦后，氦譜定標檢漏時的殘氣質譜圖。
系統(tǒng)經多次反復烘烤和冷卻后，由于材料的脹縮率不同，一般說來，在強迫冷卻過程中（注入液氮或液氦），焊縫處容易產生拉裂型的“冷漏”現(xiàn)象；而在自然冷卻過程中，法蘭密封連接處容易出現(xiàn)分離型漏隙，當然，也有可能產生拉裂型的“冷漏”現(xiàn)象。圖16-49是系統(tǒng)經烘烤自然冷卻到室溫時的殘氣質譜圖。圖中，主峰是N2 (28)，H2(2)，N+(14)和Q(32)等，這與正常烘烤后的通用殘氣質譜圖(H2是主峰)不相符合。說明該系統(tǒng)可能存在著較大的可檢漏隙。我們進一步用如下的實驗來確定漏孔的性質和部位。
在低溫泵液氮膽內注入液氮，系統(tǒng)真空度由2.6×10-4Pa提高到5×10-5Pa，可初步判斷液氮膽工作正常。在液氦膽內注入液氮，系統(tǒng)真空度驟然降低到2.6×10-3Pa。圖16-50是對應的殘氣質譜圖。從圖中可以看出，主峰N2 (28)、N+(14)、0z(32)、Ar(40)等，這是典型的空氣質譜圖。這說明液氦膽的某一焊縫產生了“冷漏”覡象。接著用噴吹法向液氦膽內吹入氦氣，確定出漏孔位置在頸管焊縫接頭處。圖16-51是相應的氦峰質譜檢漏圖。
如何消除這一漏隙？通常采用重新補焊的方式較為穩(wěn)妥可靠。然而，在這種情況下，焊縫漏隙是在頸管內部，無法進行原位補焊。若層層割開后逐一補焊，這無異于重新做泵，且擔著新的風險。為此，嘗試了一種新的方法——超高真空補漏膠噴涂堵漏法。其具體做法是：①用專用工具將該補漏膠均勻噴涂到漏隙處；②升溫固化，使補漏膠與孔隙粘結牢固并具有一定的強度；③反復上述步驟數(shù)次，直到認為滿意為止。
采用這種方法堵漏后，先在室溫下對原漏隙進行氦峰法檢漏，再用液氮浸泡法進一步檢漏，并分別畫出相應的殘氣質譜圖和氦質譜檢漏圖，均未發(fā)現(xiàn)有“冷漏”，說明用此法來消除“冷漏”現(xiàn)象基本成功。
在消除焊縫處的“冷漏”之后，進一步對所有的法蘭密封連接處進行氦峰法檢漏。結果發(fā)現(xiàn)大法蘭密封連接處有漏隙存在，其殘氣質譜圖如圖16-52所示。
這主要是由于法蘭、螺釘?shù)冗B接處因脹縮率不同而引起密封墊圈分離變形的緣故。采用多次壓緊法蘭的方法，并通過測量系統(tǒng)真空度變化和監(jiān)測噴吹法檢漏時氦峰變化譜圖（直到氦峰譜圖無變化反應時為止）來消除漏隙。在這一過程中，法蘭共壓緊五次，系統(tǒng)真空度從4×10-5Pa提高到6×10-6Pa，相應的氦峰變化從較大一直變到與本底氦峰一致。至此，認為已消除了該漏隙。
