SU1679231A1 - Способ испытани полых изделий на герметичность при криогенных температурах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контролю герметичности оболочек и криогенно-вакуум- ных установок и позвол ет расширить технологические возможности испытаний. Над испытуемой зоной сварного соединени  издели  устанавливают криокамеру и создают начальную температуру, предшествующую испытательному охлаждению. Через патрубок выполн ют криокамеру хладагентом, например жидким азотом, создава  напр жени  раст жени , достигающие (0,5- 0,6)0b2 в стенке испытуемой зоны с наружной стороны и способствующие развитию открытых дефектов герметизации. После охлаждени  и стабилизации температуры на внутренней поверхности испытуемой зоны формируют слой твердого криоосадка, например, из углекислого газа. Затем выполн ют отогрев, обдува  испытуемую зону теплоагентом, например, гор чим воздухом , создава  благодар  криоосадку напр жени  раст жени , также достигающие (0,5-0,6) Ob2 , но с внутренней стороны стенки испытуемой зоны. Выполн ют термоциклирование. При этом происходит накопление размеров течей, раскрывающихс  под действием циклических температурных напр жений. После окончательного отогрева снимают криокамеру , изделие спрессовывают индикаторным газом и сушат, а затем контролируют герметичность испытуемой зоны способом щупа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. с; Ј О VI чэ ю ы

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике и может использоватьс  дл  испытани  на герметичность элементов криогенно-вакуумных установок при темпе- ратурно-силовых услови х, имитирующих -эксплуатационные.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей путем обеспечени  испытани  изделий с труднодоступной внутренней поверхностью.

На чертеже представлена схема устройства дл  осуществлени  способа.

Над испытуемым сварным соединением 1 полого издели  2 устанавливают разъемную криокамеру 3, к которой подведены патрубок дл  подачи хладагента 5 и патрубок 6 дл  подачи теплоагента. К полости издели  2 через патрубок 7 подсоединены вакуумный насос 8 и манометрический преобразователь 9. Патрубок 10 служит дл  подвода конденсируемого вещества, образующего твердый криоосадок 11 индикаторного газа в полость издели  2. На патрубках 7 и 10 установлена запорно-регулмрующа  арматура (клапан) 12. Криокаме- ра3 герметизирована уплотнени ми 13 и ст нута бандажами 14.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Над испытуемым сварным соединением 1 издели  2 герметично устанавливают криокамеру 3. Через патрубок в 4 криока- меру 3 подают хладагент, например холодный газообразный азот, от внешнего источника (на чертеже не показан) и охлаждают испытуемую зону соединени  1 до начальной температуры. Начальную температуру выбирают из услови  получени  при последующем ударном тепловом воздействии охлаждением наибольшего допустимого напр жени  раст жени  в слое металла стенки издели  2 с внешней охлаждаемой стороны не более(0,5-0,6) оьа из-за возникновени  перепада температур по толщине стенки испытуемой зоны соединени  1,дл  которой ctQ2 условный предел текучести металла стенки. Одновременно вакуумным насосом 8 откачивают полость издели  2, контролиру  остаточное давление по манометрическому преобразователю 9. Затем через патрубок 4 с максимальной скоростью заполн ют криокамеру 3 хладагентом 5, например жидким азотом, обеспечива  ударное тепловое воздействие на внешнюю поверхность испытуемой зоны соединени  1. После охлаждени  и стабилизации температуры испытуемой зоны формируют слой твердого криоосадка 11 на ее внутренней поверхности. Дл  этого через патрубок 10 с помощью клапана 12 выполн ют напуск конденсируемого вещества, например газообразного углекислого газа, от внешнего источника (на чертеже не показан), а периодической подачей хладагента 5 в криокамеру 3 поддерживают температурный уровень испытуемой зоны ниже температуры конденсации конденсируемого вещества . После выдержки, обеспечивающей достижение минимальной допустимой толщины криоосадка 11,котора  определ етс  на образцах имитаторах по минимальному необходимому перепаду температуры в стенке испытуемой зоны, возникающему при отогреве, прекращают подачу хладагента 5. Через патрубок 6 в криокамеру 3 подают теплоагент, например гор чий воздух . Выдел ющеес  из криоосадка 11 конденсируемое вещество, например испар ющийс  углекислый газ, отвод т через патрубок 10 в дренаж. При отогреве из-за испарени  углекислого газа из криоосадка обеспечиваетс  значительный перепад температур по толщине стенки зоны

испытуемого соединени , так как внутренн   поверхность стенки длительное врем  остаетс  холодной повышении температуры наружной. В результате в стенке испытуемой зоны внутренней стороны возникают напр жени  раст жени , достигающие (0,5-0,6) оьа .асвнешней стороны отогрева - напр жени  сжати . При циклическом испытании отогрев выполн ют до

начальной температуры (она уже создавалась перед началом испытательного охлаждени ), а затем вновь поочередно заполн ют криокамеру 3 хладагентом и теплоагентом. Осуществл ют необходимое

количество циклов темплосмен, например 5-10% от заданного ресурса изменений температуры. Таким образом, за один цикл теплосмен в стенке испытуемой зоны с наружной и внутренней сторон поочередно

создаютс  максимальные допустимые напр жени  раст жени  и сжати , обеспечивающие развитие скрытых дефектов, например трещин со сжатой полостью, в сквозные (течи) или инициируетс  образовамие новых течей в потенциально опасных местах, например зонах высоких остаточных сварных напр жений.

Дл  контрол  герметичности снимают криокамеру 3, в полость издели  2 через

патрубок 10 подают индикаторный газ под избыточным давлением от внешнего источника (на чертеже не показан) и после сушки испытуемой зоны, например, обдувом гор чим воздухом выполн ют поиск течей способом щупа или накоплени  при атмосферном давлении.

Пример. Обьект испытани  - ответственное сварное соединение внутренней магистрали криогенного трубопровода, например , располагающеес  в месте, недоступном после сборки трубопровода, Диаметр трубопровода 50 мм, толщина стенки 5 мм, материал-сталь 12Х18Н10Т. Над испытуемым сварным соединением 1

на участке трубы длиной 100 мм герметично устанавливают криокамеру, 3. Через патрубок 4 в криокамеру подают холодный газообразный азот и охлаждают зону соединени  1 до начальной температуры 283

К. Одновременно вакуумным насосом 8 откачивают полость издели  2 до давлени  менее 10 Па с целью ис лючени  возможного вли ни  конденсата атмосферного воздуха , образовавшегос  на внутренней

поверхности издели , на формирование твердого криоосадка углекислого газа после испытательного охлаждени  зоны сварного соединени . Затем через патрубок 4 с максимальной скоростью заполн ют

криокамеру 3 жидким азотом. После выдержки в течение 7 мин дл  охлаждени  и стабилизации температуры испытуемой зоны через патрубок 10 с помощью клапана 12 производ т напуск газообразного углекислого газа при давлении 2000 Па в течение 20 мин, что обеспечивает толщину криоосадка мм на внутренней поверхности испытуемой зоны при температуре 77 К. После прекращени  подачи жидкого азота через патрубок б в криокамеру 3 в течение 15 мин подают гор чий воздух при 353 - 373 К и расходе 200 дм3/мин. Испар ющийс  при отогреве углекислый газ отвод т в дренаж через патрубок 10. После съема криокамеры 3 внутреннюю магистраль спрессовывают 50%-ной гелие- во-воздушной смесью, выполн ют сушку обдувом ее гор чим воздухом, а затем контролируют герметичность зоны испытуемого соединени  1 способом щупа. По результатам контрол  дают заключение о герметичности соединени  1 при криогенных температурах.

Откачка полости издели  вакуумным насосом перед его охлаждением позвол ет исключить жидкую пленку сконденсированного воздуха на внутренней поверхности издели , преп тствующей формированию на ней твердого криоосадка конденсируемого вещества, и создает разрежение, необходимое дл  эффективного протекани  процесса конденсации .

Твердый криоосадок, сформированный на охлажденной внутренней поверхности издели , благодар  механической прочности находитс  в тепловом контакте с этой поверхностью независимо от ее пространственного положени  и сохран ет контакт в процессе отогрева благодар  своему тепловому расширению. В результате испарени  криоосадка с внутренней стороны испытуемой поверхности создаетс  перепад температур по толщине стенки издели  и вызываемые им напр жени  раст жени  поддерживаютс  в течение времени, достаточном дл  развити  скрытых дефектов .

Применение углекислого газа в качестве вещества, образующего твердый криоосадок при температуре хладагента, обеспечивает эфективное охлаждение внутренней стороны испытуемой поверхности при ее отогреве обдувом гор чим воздухом. Возникающий перепад температур в стенке издели  приводит к по влению напр жений раст жени  и сжати , достигающих (0,5-0.6) о&2 - Испарение углекислого газа из твердого криоосадка при отогреве, мину  жидкую фазу, исключает перекрытие образовывающихс  сквозных дефектов загр знени ми , что повышает надежность испытаний .

Применение жидкого азота в качестве хладагента позвол ет воспроизводить при испытани х изделий реальные температурные услови  их эксплуатации.

Изобретение позвол ет испытывать изделив , на внутреннюю поверхность которого нельз  установить криокамеру дл  подачи в нее хладагента.

Claims (4)

1. Способ испытани  полых изделий на герметичность при криогенных температурах , заключающийс  в том, что после созда- ни  начальной температуры издели  оказывают локальные ударные тепловые

воздействи  на него путем переменного охлаждени  хладагентом и отогрева теплоносител  внешней поверхности издели , периодического охлаждени  внутренней поверхности издели , а после оказани 

воздействий определ ют герметичность издели , отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем обеспечени  испытаний изделий с труднодоступной внутренней поверхностью , охлаждение последней осуществл ют путем формировани  на ней сло  криоосадка перед отогревом внешней поверхности издели .

2.Способ по п.1 .отличающийс  тем, что формирование сло  криоосадка на

внутренней поверхности издели  осуществл ют путем откачки полости издели  перед охлаждением и подачи после охлаждени  в полость вещества, образую- щего твердый криоосадок при температуре хладагента.

3.Способ по пп. 1 и 2. о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что в качестве вещества, образующего твердый криосадок при температуре

хладагента, используют углекислый газ.

4.Способ по пп.1 и 3, отличающий- с   тем, что в качестве хладагента используют жидкий азот.

ю