В данной работе рассматриваются широко применяемые методы контроля герметичности изделий и выбирается наиболее эффективный метод для малогабаритных деталей.
Ключевые слова: герметичность, проверка, штуцер.
Герметичность — способность оболочки (корпуса), отдельных её элементов и соединений препятствовать газовому или жидкостному обмену между средами [1]. Герметичность играет важную роль в различных отраслях промышленности, т. к. для многих систем герметичность — одно из наиболее важных условий эксплуатации. Таким образом, возникла потребность в определении оптимального метода контроля герметичности для малогабаритных изделий (латунный штуцер) в условиях серийного производства.
Тестирование на герметичность, распространенный метод неразрушающего контроля, который выявляет дефекты в материалах, вызывающие утечки. Проверка на герметичность не является универсальным процессом, его применение варьируется в разных отраслях. Понимание разнообразия методов позволяет отраслям промышленности выбрать наиболее подходящий вариант для своих конкретных потребностей.
Существует несколько доступных методов проверки на герметичность. Они разделяются на три группы в зависимости от вида применяемых пробных веществ:
а) газовые, когда в качестве пробного вещества используется какой-либо газ (гелий, аргон, воздух и др.);
б) газо-гидравлические, когда в качестве пробного вещества используется газ (например, воздух), а жидкость играет роль вспомогательной среды при определении факта и места утечки газа;
в) гидравлические, когда в качестве пробного вещества используется жидкость (например, вода, масло) [2].
Рассмотрим наиболее распространенные методы контроля герметичности, их достоинства и недостатки:
- Опрессовка изделий в жидкостной ванне
Опрессовка изделий в жидкостной ванне, также называемая «пузырьковым тестированием», является традиционным и относительно примитивным методом обнаружения утечек. Он заключается в погружении детали, находящейся под давлением, обычно сжатым воздухом или азотом, в резервуар для воды и наблюдении за появлением пузырьков. Чем больше и чаще появляются пузырьки, тем больше утечка. Возможны относительно небольшие утечки, однако их очень трудно обнаружить. Основным ограничением этого метода является чувствительность, которая зависит от двух факторов: порога визуального обнаружения пузырьков оператором и продолжительности периода, требуемого для их появления.
Существует несколько вспомогательных способов оптимизации процесса. Например, постепенное увеличение внутреннего давления, может увеличить вероятность обнаружения утечки и потребовать меньше времени для точного определения. Использование различных газов (например, гелия) и/или жидкостей может дать некоторые преимущества. Так же, в воду можно добавить моющее средство для уменьшения поверхностного натяжения, что помогает предотвратить прилипание вытекающего газа к боковой поверхности детали.
Данный метод прост в обслуживании, имеет высокую вероятность обнаружения протечек, не требующих большой чувствительности и не требует больших финансовых затрат. Однако обладает и рядом существенных ограничений, включая умеренную чувствительность, значительную зависимость от человеческого фактора и необходимость последующей сушки изделий после проведения испытаний.
- Опрессовка с обмыливанием
В данном методе вместо полного погружения изделия используется поверхностное нанесение мыльного раствора на тестируемый объект, находящийся под давлением. Выходящий через дефекты газ образует видимые пузырьки, что позволяет оператору локализовать утечки. Этот метод обладает более высокой чувствительностью, чем погружение в воду. Метод с мыльным раствором наиболее эффективен при наличии предварительных данных о возможном расположении дефектов. В этом случае раствор наносится точечно на потенциальные места утечек, что позволяет точно локализовать дефекты при минимальных затратах времени и ресурсов.
Основные преимущества метода включают простоту выполнения, низкую стоимость расходных материалов и отсутствие необходимости в сложном оборудовании.
Главным недостатком является необходимость тщательной очистки деталей после испытаний, что увеличивает технологический цикл и может провоцировать коррозионные процессы при недостаточно качественной промывке. Визуальный характер контроля делает результаты сильно зависимыми от человеческого фактора — квалификации оператора и условий освещения на рабочем месте
- Манометрический метод
Данная методика основана на создании избыточного давления в системе с использованием сжатого воздуха или азота с последующим контролем его изменения. После подачи газа и стабилизации системы выполняется мониторинг давления в течение заданного временного интервала. Падение давления свидетельствует о наличии утечки, тогда как его стабильность подтверждает герметичность системы.
Чувствительность метода напрямую зависит от нескольких факторов: точности применяемых датчиков давления, объема контролируемой системы и продолжительности испытательного периода. Ключевым преимуществом является возможность количественной оценки величины утечки с высокой точностью, причем весь процесс может быть полностью автоматизирован, что исключает влияние человеческого фактора.
Основное ограничение заключается в невозможности определения точного места утечки — метод лишь фиксирует сам факт ее наличия. Наибольшую эффективность методика демонстрирует при испытании крупногабаритных объектов, где локализация конкретного дефекта не является первоочередной задачей. Важным условием для получения достоверных результатов является поддержание стабильных температурных условий в течение всего периода испытаний. Ещё одним недостатком является невозможность проверки нескольких деталей одновременно.
- Масс-спектрометрический метод
Данный метод основан на разделении многокомпонентных газовых и паровых смесей под действием электромагнитного поля. Его ключевая особенность заключается в способности выделять целевые компоненты независимо от их агрегатного состояния — будь то твердые, жидкие или газообразные вещества.
Масс-спектрометрический метод контроля герметичности является наиболее совершенным и широко применяемым в самых разных отраслях промышленности. Это обусловлено его высокой чувствительностью и избирательностью к пробному газу, а так же своей универсальностью [3].
К числу ограничений метода относится потребность в специализированном оборудовании высокой стоимости.
- Люминисцентный метод
Способ контроля люминесцентными проникающими жидкостями заключается в том, что на поверхность изделия наносится проникающая жидкость на основе керосина, а на противоположную поверхность — адсорбирующее покрытие [4]. Контроль герметичности осуществляется следующим образом: после выдержки изделия в течение определенного времени проводится осмотр поверхности под ультрафиолетовым излучением. В местах течей индикаторная жидкость, проникающая через материал, создает четко различимые светящиеся участки благодаря люминесцентным свойствам под действием УФ-лучей.
Люминесцентный метод контроля имеет следующие недостатки: метод не обеспечивает высокой чувствительности вследствие низкой разрешающей способности человеческого зрения. Практически невозможно автоматизировать операции осмотра и регистрации дефектных мест и размеров течей [5]. Цикл проверки занимает длительное время.
Заключение
Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что метод опрессовки в жидкостной ванне является оптимальным решением для контроля герметичности малогабаритных изделий (штуцеров). Его основные преимущества включают простоту эксплуатации, возможность одновременной проверки нескольких изделий и высокую эффективность обнаружения утечек.
Анализ альтернативных подходов выявил их ключевые ограничения: метод обмыливания осложняется необходимостью последующей очистки деталей, люминесцентный и манометрический способы занимают длительное время проверки, а также имеют низкую пропускную способность, обусловленную необходимостью поштучной проверки деталей, а масс-спектрометрический анализ требует значительных капитальных вложений.
Литература:
1. Контроль герметичности. — Текст: электронный // Studfile: [сайт]. — URL: https://studfile.net/preview/9269415/page:4/ (дата обращения: 15.06.2025).
2. Методы испытания на герметичность. — Текст: электронный // vactron: [сайт]. — URL: https://vactron.ru/index.php/library/lection/102-metody (дата обращения: 23.06.2025).
3. Масс-спектрометрический метод контроля герметичности. — Текст: электронный // vactron: [сайт]. — URL: https://vactron.ru/index.php/component/content/article/2-uncategorised/156-leak6 (дата обращения: 12.07.2025).
4. Гидравлические методы контроля герметичности. — Текст: электронный // studopedia: [сайт]. — URL: https://studopedia.ru/4_107214_lektsiya--gidravlicheskie-metodi-kontrolya-germetichnosti.html (дата обращения: 17.07.2025).
5. Люминисцентный метод контроля. — Текст: электронный // ndt-testing: [сайт]. — URL: https://ndt-testing.ru/luminescentnyj-metod.html#:~:text=Люминесцентный %20метод %20контроля %20имеет %20следующие,дефектных %20мест %20и %20размеров %20течей (дата обращения: 22.07.2025).
