GB∕ T 40336-2021 無損檢測 泄漏檢測 氣體參考漏孔的校準（正式版）

GB/T40336—2021無損檢測泄漏檢測氣體參考漏孔的校準(ISO20486:2017,MOD)國家標準化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標準化管理委員會IGB/T40336—2021 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 1 24名義漏率 2 26比較校準 37體積校準 78總體影響 21 21 22 附錄A(資料性)氣室中示蹤氣體損耗導致漏率下降的計算 23 ⅢGB/T40336—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件使用重新起草法修改采用ISO20486:2017《無損檢測泄漏檢測氣體參考漏孔的校準》?！疚募聴l編號3.2,對應ISO20486:2017章條編號3.3;——本文件章條編號3.3,對應ISO20486:2017章條編號3.4;b)關(guān)于規(guī)范性引用文件，用修改采用國際標準的GB/T12604.7代替了ISO20486,以適應我國d)增加了第4章的注，以適應我國的技術(shù)條件和使用習慣。 本文件由全國無損檢測標準化委員會(SAC/TC56)提出并歸1GB/T40336—2021無損檢測泄漏檢測氣體參考漏孔的校準1范圍本文件規(guī)定了調(diào)節(jié)檢漏儀確定漏率時所用漏孔的兩類校準方法，一類是通過與參考漏孔比較進行本文件適用于漏率在圖1所示范圍內(nèi)的漏孔的校準。ABEAsFG1×10-?1×10-61×10-41×10-21×1021×10?a)比較校準b)體積校準可能范圍。 可能范圍。標引序號說明：X——漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);As方法As;D方法D;2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T12604.7無損檢測術(shù)語泄漏檢測(GB/T12604.7—2021,ISO20484:2017,MOD)2GB/T40336—2021校準calibration5漏孔的分類5.1滲透型漏孔滲透型漏孔通常含有示蹤氣體氣室，具有最佳的長期穩(wěn)定性和顯著的溫度系數(shù)(約3.5%/K)。典毛細管型漏孔含有或不含示蹤氣體氣室。漏孔的溫度系數(shù)較低(約0.3%/K),使用不當容易堵塞。3GB/T40336—20216比較校準6.1方法A,As,B和Bg通過與參考漏孔比較進行漏孔校準的方法分為兩種。兩種方法要求待校準漏孔漏率的數(shù)量級已知，區(qū)別在于使用一個或兩個參考漏孔，所產(chǎn)生的測量不確定度不同。兩種方法稱為方法A和方法B:——方法Bs:與兩個參考漏孔比較，未知漏孔的漏率介于兩個參考漏孔的漏率之間，采用吸槍法方法A僅采用一個參考漏孔，適合在現(xiàn)場使用。因測量不確定度取決于所用檢漏儀的線性度，該方法僅在未知漏孔漏率與參考漏孔漏率相近時可靠。線性誤差不能獨立測量，應進行估算。校準期間，檢漏儀的操作參數(shù)不宜改變(例如禁用自動量程功能等),以保持較小的線性誤差。當要求獲取更可靠的測量不確定度或沒有與未知漏孔漏率相近的參考漏孔時，宜采用方法B進行更精確的校準。采用兩個參考漏孔，檢漏儀的非6.2比較法的適用性考漏孔和未知漏孔的溫度系數(shù)。——示蹤氣體的背景信號宜盡可能低而穩(wěn)定；——吸槍的總抽速應足夠大，以吸取所有漏孔——吸槍適配器(與漏孔出口的耦合接頭)的結(jié)構(gòu)應合理，以確保流經(jīng)漏孔出口的氣體包含漏孔流正壓漏孔的測量不確定度明顯高于真空漏孔。6.3漏孔和儀器的準備檢漏儀(LD)應按儀器廠商手冊進行設置。預熱時間應至少為2h。參考漏孔和未知漏孔連接至檢漏儀，應保持連接狀態(tài)(含熱適應階段)至測量完成(見參考文對于真空漏孔，連接至入口法蘭后，打開閥門(如有)抽氣至少30min,以去除可能在密封件或閥門處累積的示蹤氣體。對于多個漏孔的校準，單獨的抽氣系統(tǒng)和閥門組有助于所有漏孔在測量前處于抽4GB/T40336—2021圖2漏孔和檢漏儀的連接對于正壓漏孔，檢漏儀的吸槍通過適配器與漏孔出口緊密連接，能不斷地吸入由空氣入口(見圖3的標引序號說明3)進入并流經(jīng)漏孔出口的氣體，以使所有泄漏氣流被吸槍吸入?？諝馊肟诓粦璧K空圖3正壓漏孔連接適配器示例未知漏孔和參考漏孔應放置在測試房間至少12h,以達到溫度平衡(如無劇烈的溫度變化，不必使5GB/T40336—2021用空調(diào)。因溫度波動，空調(diào)系統(tǒng)可能增大測量不確定度)。溫度適應期間，與檢漏儀相連的真空漏孔應處于抽氣狀態(tài)。溫度適應后，為避免測量期間的溫度變化，漏孔外宜包裹絕熱罩(由塑料泡沫或相似材料制成)。測量期間，對于真空漏孔，保證檢漏儀入口有效抽速不變；對于正壓漏孔，保證吸槍的吸氣流量不變。如有可能，使用檢漏儀或輔助裝置，增加測量次數(shù)可減小統(tǒng)計測量不確定度。當測量漏率較大的漏孔時，所有測量儀器宜調(diào)節(jié)至接近滿量程的狀態(tài)。6.4.2一般測量步驟通常，應在檢漏儀的信號達到穩(wěn)定時記錄讀數(shù)。讀數(shù)應保留有效數(shù)字，以獲取最小的統(tǒng)計不確定b)連通參考漏孔1,待氣流穩(wěn)定后，測量產(chǎn)生的輸出信號(方法A、As、B、Bs);c)斷開參考漏孔1;d)連通參考漏孔2,待氣流穩(wěn)定后，測量產(chǎn)生的輸出信號(僅方法B和Bs);e)斷開參考漏孔2;f)連通未知漏孔，待氣流穩(wěn)定后，測量產(chǎn)生的輸出信號；g)重復步驟a)至f)至少三次。漏孔閥門宜盡可能短時間處于關(guān)閉狀態(tài)，防止大量氦氣累積導致平衡時間增長。6.5方法A、As、B和Bs的計算(比較校準)6.5.1漏率的確定6.5.1.1方法A和As:與一個參考漏孔比較的結(jié)果根據(jù)參考漏孔讀數(shù)R、參考漏孔漏率Qa和未知漏孔讀數(shù)R。,采用公式(1)計算未知漏孔的漏 (1)式中：Q?！粗┛椎穆┞剩瑔挝粸榕了箍⒎矫酌棵?Pa·m3/s);Qre——參考漏孔的漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);R、——未知漏孔的讀數(shù)；Re——參考漏孔的讀數(shù)。公式(1)僅在所有漏孔的溫度及溫度系數(shù)相同的情況下有效。否則，應采用公式(2):…………式中：Q?！粗┛椎穆┞?，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);R?！粗┛椎淖x數(shù)；6GB/T40336—2021amf——參考漏孔溫度系數(shù)(%/K);△Tre——參考漏孔的溫度與參考溫度的溫差，單位為開爾文(K);Rre——參考漏孔的讀數(shù)；aa——未知漏孔的溫度系數(shù)(%/K);△T?！粗┛椎臏囟扰c參考溫度的溫差，單位為開爾文(K)。因只考慮比值，讀數(shù)能夠使用任意相同的單位。注1:讀數(shù)(R,R?)是漏孔與檢漏儀連接和斷開(閥門打開和關(guān)閉)時的示數(shù)差。6.5.1.2方法B和Bg:與兩個參考漏孔比較的結(jié)果為保持程序的適用性，僅考慮兩個參考漏孔的溫度及溫度系數(shù)一致的情況下，采用簡化公式(3)。見圖4。 (3)式中：Qu——未知漏孔的漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);Q?——參考漏孔2的漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);Q?——參考漏孔1的漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);R?！粗┛椎淖x數(shù)；R?——參考漏孔1的讀數(shù)；R?——參考漏孔2的讀數(shù)。R1×10-?BAC1×10-6QA——參考漏孔1;B——未知漏孔；C——參考漏孔2;圖4漏孔的兩點校準6.5.2測量不確定度的影響因素測量不確定度主要受下列因素影響：7GB/T40336—20217體積校準7.1直流法(方法C)方法C適用于漏率在10-?Pa·m3/s(約0.006Std·cm3/min)～0.2Pa·m3/s(約100Std·cm3/min)范圍內(nèi)的通道型漏孔。方法C也可校準漏率在10-?Pa·m3/s(約有合適可用的參考漏孔，宜采用方法A或方法B以減小不確定度。蹤氣體和合適的質(zhì)譜檢漏儀按方法A或方法B進行校準，也可按方法F或方法G進行校準)。端帶有排氣閥最佳，見圖4和圖5)。未知漏孔和容積經(jīng)校準的毛細管應放置在測試房間至少12h,以達到溫度平衡(如無劇烈的溫度圖5)。8GB/T40336—2021b)毛細管的開口端浸入指示液獲取指示段。接，斷開的一端浸入指示液獲取指示段)。d)關(guān)閉排氣閥(如有),記錄指示段的后端移動適當距離(至少1.5倍期望流量)的時間。e)重復步驟a)至d)至少三次。測量的重復性宜在士2%之內(nèi)。9GB/T40336—20217.1.4.2大氣至真空按下列步驟進行測量。a)在標稱壓力下，保持氣流通過待校準漏孔至少1h。所有連接件均應干燥和潔凈。b)毛細管的開口端浸入指示液獲取指示段。c)關(guān)閉充氣閥(如有),記錄指示段的前端移動適當距離(至少1.5倍期望流量)的時間。d)通過充氣閥充氣，使指示段復位。e)重復步驟a)至d)至少三次。測量的重復性宜在士2%之內(nèi)。7.1.5方法C的計算7.1.5.1漏率的確定未知漏率按公式(4)計算：…………(4)式中：Qpv——測試條件下的pV-流量，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);pTA——測試條件下的漏孔出口壓力，單位為帕斯卡(Pa);△V——采集體積，單位為立方米(m3);△t——采集時間，單位為秒(s)。正壓至大氣測量時，應對指示液的蒸汽壓、示蹤氣體的黏度、壓力和溫度的影響進行修正。對于名義漏率，參考壓力和環(huán)境溫度在第4章中給出。公式(5)設定漏孔中的氣流為粘滯流(哈根-泊肅葉)。對于每種漏孔，應檢查該設定是否可用。否則，應使用適當?shù)墓交蚪?jīng)驗公式計算。名義漏率按公式(5)計算：式中：QN——名義漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);Qpv——根據(jù)公式(4)在測試條件下得出的pV-流量，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);7——參考條件下的氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s);Pref,out—漏孔出口的參考壓力，單位為帕斯卡(Pa);Tr——參考溫度，單位為開爾文(K);pv,ref——參考條件下的蒸汽壓，單位為帕斯卡(Pa);Pv,test——測試條件下的蒸汽壓，單位為帕斯卡(Pa)。大氣至真空的情況下，高濕度的氣體通過漏孔，不必做蒸汽壓的修正。未知漏率按公式(6)計算： (6)GB/T40336—2021QN——名義漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);Qpv——根據(jù)公式(4)在測試條件下得出的pV-流量，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);7d——參考條件下的氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s);Tre——參考溫度，單位為開爾文(K);該方法適用于漏率在0.2Pa·m3/s(約100Std·cm3/min)～8Pa·m3/s(約5000Std·cm3/對于漏率大到不能使用方法C校準的漏孔，可采用經(jīng)校準的容器在水下收集逸出的氣體進行校準。量筒內(nèi)充滿水(見圖7)。水溫應與環(huán)境溫度相同。漏孔與氣源連接，氣流通過軟管導入量筒。應如漏孔的入口壓力較低(<50kPa),校準開始時應考慮平均靜水壓力。靜水壓力通過未知漏孔流GB/T40336—20212——壓力表；4——連接軟管；5——水槽；6——量簡；a)壓力傳感器應直接放置在參考漏孔的入口(見圖8);f)重復步驟b)至e)至少三次。測量重復性應在±2%之內(nèi)。2——壓力表；5——水槽；6——量筒。GB/T40336—2021標引序號說明：1——測試壓力；2——壓力表；3——未知漏孔；4——連接軟管；6——量筒。公式(7)設定漏孔中的氣流為粘滯流(哈根-泊肅葉)。對于每種參考漏孔，應檢查該設定是否可用。未知漏率按公式(7)計算：QN——名義漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);Qpv——根據(jù)公式(4)在測試條件下得出的pV-流量，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);T——參考溫度，單位為開爾文(K);Ttet——測試溫度，單位為開爾文(K);pv,ref——參考條件下的蒸汽壓，單位為帕斯卡(Pa);7.2.6測量不確定度的影響因素測量不確定度主要受下列因素影響：——測試時間；——環(huán)境溫度；GB/T40336—2021——氣體在液體中的溶解度。不確定度按通用導則(見參考文獻[1])評定。7.3流量計校準(方法E)該方法適用于漏率在2000Std·cm3/min～100000Std·cm3/min范圍內(nèi)的通道型漏孔。如漏孔大到不能采用方法C或方法D校準，可使用經(jīng)校準的流量計進行校準。參考漏孔(出口)流出的氣流應導入流量計。測試時間應至少為1.5min。應采用經(jīng)校準的流量計、秒表、環(huán)境溫度測量設備和大氣壓力傳感器。注：由于流量計測量體積流量(m3/h),使用總壓力計算獲取pV-流量。通道型漏孔通常不含示蹤氣體氣室，使用單獨的示蹤氣體氣源或使用經(jīng)過濾的無油干燥空氣進行校準。7.3.3漏孔和儀器的準備參考漏孔應直接連接至流量計入口。壓力傳感器應靠近參考漏孔入口。還應滿足方法C的準備要求。按下列步驟進行測量：a)壓力傳感器應直接連接至參考漏孔入口；b)參考漏孔應直接安裝在流量計入口；c)應記錄一定體積的氣體通過流量計的時間；d)測量的氣體體積宜大于1.5倍參考漏孔的標稱體積；e)重復步驟c)至少三次。測量重復性宜在±2%以內(nèi)。7.3.5方法E的計算公式(8)設定漏孔中的氣流為粘滯流(哈根-泊肅葉)。對于每種漏孔，應檢查該設定是否可用。否未知漏率按公式(8)計算：式中：Q名義漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);Qy根據(jù)公式(4)在測試條件下得出的pV-流量，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);7——參考條件下的氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s);7ut——測試條件下的氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s);Pet,in——漏孔入口的參考壓力，單位為帕斯卡(Pa);petout——漏孔出口的參考壓力，單位為帕斯卡(Pa);Pet.in——漏孔入口的測試壓力，單位為帕斯卡(Pa);Pet.ot——漏孔出口的測試壓力，單位為帕斯卡(Pa);GB/T40336—20217.4定容壓力變化校準(方法F)漏率單位1mbar·L/s是指一升體積內(nèi)每秒產(chǎn)生1mbar的壓力變化。1mbar·L/s與漏孔的漏率也能用Std·cm3/min、mbar·L/s或Pa·m3/s表示。準持續(xù)一定時間，不確定度隨測試時間的延長而減小。該方法適用于漏率在10-?Pa·m3/s~ GB/T40336—2021連接測試容器與已知體積容器的閥門宜無自身容積。應考慮由閥門產(chǎn)生的體積變化。體積測量時，連接校準漏孔的閥門應保持打開，以確保漏孔和閥門之間的凈容積包括在內(nèi)。體積測量時，校準漏孔宜無氣體流出。體積測量應進行3次，測量結(jié)果應用于測量不確定度的計算。真空容器體積測量時，容器表面的氣體脫附導致壓力上升。校準前，應確定氣體脫附產(chǎn)生的影響，并從結(jié)果中去除。系統(tǒng)應采取絕熱措施，防止劇烈的環(huán)境溫度變化。確保測試容器自身無泄漏。7.4.2.2測試容器的體積測量(連接已知體積的容器)已知體積為V?、壓力為p?的氣體，通過閥門(閥門無自身容積)連接至未知體積為V?、壓力為p?的測試容器。打開閥門后，整個系統(tǒng)壓力為p?、體積為V?。應保證整個系統(tǒng)的密封性，見圖10。圖10方法F:測試容器與已知體積容器的連接測試容器體積V?按公式(9)計算： (9)V?——未知體積，單位為立方米(m3);V?——已知的氣體體積，單位為立方米(m3);p?——已知體積氣體的壓力，單位為帕斯卡(Pa);p?——閥門打開后的壓力，單位為帕斯卡(Pa);p?——未知體積的壓力，單位為帕斯卡(Pa)。GB/T40336—20217.4.2.3測試容器的體積測量(注入已知體積氣體)測試容器的體積能通過連接閥門向未知體積V?注入已知體積為V?的氣體確定。通過注入體積為V?的氣體，測試容器內(nèi)的壓力從p?升至p?,見圖11。標引序號說明：4——已知體積V?、壓力pz的氣體；5——真空泵；6——參考漏孔；7——連接閥門。圖11方法F:測試容器內(nèi)注入已知體積氣體測試容器的體積V?按公式(10)計算：…………測試容器體積確定后，待校準漏孔應通過閥門連接至測試容器。未知漏孔流出的氣體導致測試容器內(nèi)壓力隨時間上升。漏率能通過計算測試容器內(nèi)的壓力上升獲得。公式(11)設定漏孔中氣體為粘滯流(哈根-泊肅葉)。對于每種漏孔，應核實該設定是否可用。否GB/T40336—2021 圖12方法F:氣體脫附導致的壓力上升未知漏孔泄漏導致體積為V?的測試容器壓力上升。未知漏孔的漏率由體積為V?的測試容器內(nèi)修正氣體脫附影響后的壓力上升計算，見圖13。GB/T40336—2圖13方法F:氣體脫附和泄漏導致的壓力上升7.4.4.2真空容器測量應選取合適的測試時間、測試容器和壓力傳感器，以確保測量過程中容器內(nèi)的壓力上升低于待校準漏孔入口壓力的1%。否則，未知漏孔的出口壓力對漏率的影響較大。如校準不含氣室的漏孔，漏孔入口應采用經(jīng)校準的壓力計，以確保該處有準確的壓力。評定未知漏孔漏率的不確定度時，應考慮壓力計的不確定度。7.4.5方法F的計算未知漏率按公式(12)計算：式中：QN——名義漏率，單位為帕斯卡立方米每秒(Pa·m3/s);△p——測試期間容器壓力變化，單位為帕斯卡(Pa);△pde?！獪y試期間容器內(nèi)氣體脫附導致的壓力變化，單位為帕斯卡(Pa);V?——測試容器的體積，單位為立方米(m3);t——測試時間，單位為秒(s);7red——參考條件下的氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s);7test——測試條件下的氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s);Pref,in——漏孔入口的參考壓力，單位為帕斯卡(Pa);Ptet.in——漏孔入口的測試壓力，單位為帕斯卡(Pa);Tret——參考溫度，單位為開爾文(K);Tt——測試溫度，單位為開爾文(K)。7.4.6測量不確定度的影響因素測量不確定度主要受下列因素影響：GB/T40336—20217.5恒壓體積變化校準(方法G)1——待校準漏孔；2——壓差傳感器；3——閥門V?;5——體積V;6——閥門V?。圖14p△V校準系統(tǒng)示意圖GB/T40336—2021積變化△V。體積增加導致壓力降至零壓差以下，因漏孔氣體流出，壓力再次上升。當壓力達到原水平時，體積再次增加。體積增加的次數(shù)重復至少20次。應記錄壓力數(shù)據(jù)，見圖15。YY0.00101113150.00050.0000—0.00051—0.0010標引序號說明：t——時間，單位為秒(s);1——操作閥門；2——循環(huán)次數(shù)。圖15校準過程中壓差隨時間變化的示意圖體積變化△V用下列兩種方式產(chǎn)生：——壓縮經(jīng)校準并帶有線性裝置的波紋管；——活塞推進經(jīng)校準并帶有線性裝置的氣缸。兩種情況下，裝置應有20個連續(xù)的等體積變化△V。參考壓力po應采用經(jīng)校準的壓力計測量，該壓力通常接近大氣壓力。時間間隔△t應根據(jù)20次零壓差交替的時間間隔的平均值確定。時間間隔的離散性主要取決于壓差計的不確定度。7.5.4方法G的計算校準溫度下，應使用下列四個參數(shù)確定漏率：——參考壓力p。(絕對壓力);——時間間隔△t;——漏率測量時的溫度。未知漏率q按公式(13)計算：式中：△V——周期性體積變化，單位為立方米(m3);△t——時間間隔，單位為秒(s);GB/T40336—2021——測試體積(活塞和線性裝置的不確定度); 8總體影響——蒸發(fā)導致測試容器表面降溫(方法D); ——測量不確定度(計算結(jié)果);——漏率的溫度系數(shù)(%/K);——預期的漏率衰減[如有示蹤氣體氣室，氣體消耗(%/年),見附錄A];GB/T40336—202110參考漏孔的標簽11參考漏孔的操作GB/T40336—2021(資料性)氣室中示蹤氣體損耗導致漏率下降的計算漏孔氣室見圖A.1,使用下列變量符號：px——入口示蹤氣體分壓；Qx.o——t=0時的漏率；Px.o——t=0時的示蹤氣體入口分壓；圖A.1示蹤氣體損耗計算相關(guān)參數(shù)Qx通常按公式(A.1)計算：…………(A.1)Qx能分解為兩個函數(shù)，C和f[px(t),pamb]。C表示與時間無關(guān)的參數(shù)(幾何形狀、材料等)。f[px(t),pamb]表示與進出口壓力的相關(guān)性。Pamb表示示蹤氣體流動時的大氣壓力。Qx=Cf(px,pamb)…………(A.2)公式(A.2)代入公式(A.