80도에서 헬륨 누출 감지를 사용하여 PFA 히터의 금속 코어 씰의 무결성을 확인하는 방법은 무엇입니까?

습기 침투 및 최종 접지 오류가 발생하는 가장 일반적인 경로는 내부 가열 요소가 PFA 피복에서 나오는 PFA 히터의 금속 코어 씰-입니다. 열팽창으로 인해 주변 온도에서는 존재하지 않는 미세한 구멍이 열릴 수 있으므로 씰 무결성을 작동 온도에서 확인해야 합니다. 80도(정상 작동 온도)에서 헬륨 누출 테스트를 수행하면 씰 무결성을 정량적이고 비파괴적으로 측정할 수 있습니다. 방법: PFA 피복과 금속 코어 사이의 고리(또는 속이 빈 경우 코어 자체)를 펌프질한 다음 밀봉 주위에 헬륨을 뿌리고 질량 분석계를 관찰합니다. 새 히터는 누출률이 다음과 같은 경우에 적합합니다.<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/sec) 신호 조기 실패. 온도 테스트를 통해 히터 구성 요소가 다르게 팽창할 때만 열리는 결함을 식별할 수 있습니다.

왜 실온이 아닌 80도에서 테스트해야 할까요?
PFA(CTE 110~120ppm/도)와 금속 코어(CTE 14~17ppm/도)는 상당히 다른 속도로 성장합니다. 80도에서 20mm 길이의 씰 인터페이스에 대한 차동 팽창은 ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm입니다. 0.1mm의 상대적인 이동은 주변 온도에서 닫혀 있는 아주 작은 간격을 열 수 있습니다. 씰에 대한 실온 누출 테스트가 80C 테스트를 통과한다는 의미는 아닙니다. 80도에서의 테스트는 실제 작동 조건과 동일합니다.

방법: 히터는 테스트 전 오븐에서 80도에서 1시간 동안 예열됩니다. 또는 히터를 저전력(정격 10%)으로 작동하여 밀봉 영역을 냉각하는 동안{4}}80C까지 자체 가열합니다(밀봉 과열을 방지하기 위해). 시험 중 밀봉 부근의 PFA는 100도를 초과해서는 안 됩니다.

헬륨 누출 테스트 절차
필요한 장비:

헬륨 질량 분석기 누출 감지기(Pfeiffer, Agilent 등)

10-3mbar의 진공 펌프

미세 오리피스가 있는 헬륨 스프레이 건

오븐 또는 열원 80도

단계별:

코어 접근 밀봉 금속 코어가 속이 빈 경우(관형 히터에 공통) 진공 피팅으로 한쪽 끝을 밀봉합니다. 코어가 견고한 경우 코어와 PFA 사이의 환형 공간은 콜드 섹션의 포트를 통해 접근해야 합니다.

누출 감지기가 부착된 코어 내부 또는 환형 틈을 비우십시오. < 10-2mbar로 대피하십시오.

80도까지 가열합니다. . - 히터를 오븐(공기)에 넣거나 차가운 부분 주위에 가열 테이프를 사용하여 가열합니다. 80도에서 30분간 유지합니다.

헬륨 스프레이: 스프레이 캐논을 사용하여 씰 인터페이스(PFA가 금속 코어와 만나는 곳 또는 코어가 PFA에서 나가는 곳)에 헬륨을 스프레이합니다. 엔드캡 용접부 및 기타 조인트가 있는 경우에도 스프레이를 뿌리십시오.

누출률 모니터: 질량 분석계의 누출률(mbar·L/s)입니다. 스파이크는 분무된 영역의 누출을 나타냅니다.

새로운 히터의 승인 요구 사항:

< 1 x 10-6 mbar.L/s @ 80°C - Excellent, hermetically sealed.

1 × 10-6 ~ 1 × 10-5 - 일반 산업용으로 적합합니다.

1 × 10⁻⁵ ~ 1 × 10⁻⁴ – 한계; 습한 서비스에서는 조기에 실패할 수 있습니다.

1 X 10 -4 거부됨; 크거나 명백한 누출.

결과 및 해석
80도에서의 누출율(mbar L/s) 등가 구멍 직경(μm) 예상 서비스 수명(년, 80% RH) 조치<1 x 10-6<0.1>10최고의 품질을 받아들인다
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0.1–0.3 5–10 표준으로 승인
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0.3–0.5 3–5 건조한 환경에만 적합
1 × 10-5 – 5 × 10-5 0.5–1.0 1–3 Marginal – reject for critical >5 × 10-5 >1.0 <1 Reject – will fail early
PFA 히터의 일반적인 누출 부위
위치, 누출 원인, 누출 식별
차가운 끝(코어 출구 지점)코어 바닥의 PFA 스프레이 He에 대한 금속 접착력이 좋지 않습니다.
용접 PFA 엔드 캡부분 융착 스프레이 He 캡 둘레
성형 플랜지 커플링플랜지의 스프레이 He 성형에서 외피 전환까지의 수축 간격
써모웰 웰(해당하는 경우)얇은 바닥 스프레이 균열 He가 써모웰 개구부에 삽입됨
압축 피팅 페럴이 조여지지 않음 올바른 스티치에 He 스프레이
예시 필드
반도체 제조에서 들어오는 모든 PFA 히터에 대해 80도에서의 헬륨 누출 테스트가 필요했습니다. 20개의 히터 배치가 실온 테스트를 통과했습니다(< 1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C 5 of 20 showed leak rates of 2-8 x 10 -5 mbar.L/s. We returned these 5 heaters to the supplier. The 15 passing heaters in the field had a 2% failure rate over 3 years. The firm had previously seen 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in terms of downtime.

결론: 실온이 아닌 80도에서 테스트
Helium leak testing at 80°C allows to confirm the integrity of the metal core seal of a PFA heater and to find faults that are not visible at ambient temperature due to the differential thermal expansion of PFA and metal. Leak rate < 1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C means a hermetic seal of the heater for long term service in humid or corrosive conditions. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar·L/s는 조기 고장(1~3년)을 예측합니다. 중요한 응용 분야(반도체, 제약, 고습도)의 경우 허용 가능한 80도에서 헬륨 누출 테스트<1 x 10-6 mbar.L/sec is required. A few hours of testing time can save you years of failures. Heat seals expand. Gaps open. Moisture gets in. seal tight heat test last long. Helium knows where the leaks are. Listen to it.