Af Steen Rasmussen, Granzow A/S.

Helium læksøgning:

Der findes mange forskellige måder at foretage lækagesøgning på, en af metoderne er anvendelse af en ”sporgas”.
Jo lettere en gas man anvender, jo mindre lækage kan man finde.
Den letteste gas man har, er Brint, som desværre i koncentrationer over 5% udgør en risiko for antændelse med en deraf eksplosion til følge.
Den næst letteste gas er Helium, der uden problemer kan anvendes i op til 100% i koncentration, og let lader sig spore af en læksøger der virker som et massespektrometer.

Hvad er en lækrate?

Man definerer en lækrate som det trykfald eller stigning målt i mbar (eller Pa) der sker i et emne med et volumen på 1 liter (SI enheden er m3) for hvert sekund der går.

Herved fås lækraten til mbar x liter/sek. (SI: Pa x m3/sek.).

Det betyder, at en beholder med et volumen på 1 liter der på et sekund ændrer tryk på 1 mbar, har en lækrate på 1 mbar x liter/sek.
Det er en relativ stor lækage. Det svarer til, at man har et symmetrisk ”hul” hvilket i praksis aldrig
Forekommer, med en diameter på 0,1 mm!

Når man anvender Helium til læksøgning, definerer man oftest en standard Helium lækrate i mbar x liter/sek., som kan omregnes til en tæthed for andre medier, f.eks. atmosfærisk luft, kølemidler, vand, eksplosive gasser m.m.
Standard helium lækraten defineres som det trykfald eller stigning der sker for hver volumenenhed i liter pr. sekund, og hvor der anvendes 100% ren Helium og en trykdifferens på 1000 mbar.

Standard Helium lækraten for kendte lækager:

For at kunne få en ide om de værdier, grænseværdier, der er ved læksøgning, gives her nogle daglige eksempler på lækager (utætheder) og hvad de svarer til i standard Helium lækrater:

- En vandhane der drypper: 0,17 mbar x liter/sek.
- Et hul i en cykelslange, der kun kan findes ved at have slangen i vand: E-2 mbar x liter/sek.
- Et bildæk der på et halvt år taber luft fra 1,8 ned til 1,6 bar: 4E-5 mbar x liter/sek.
- En flaske med 430 gr. R12 kølemiddel der forsvinder på et år: 4E-5 mbar x liter/sek.

Man kan også vende det om, og tale om tæthedsgrænser:

For at sikre at f.eks. vandhaner ikke drypper, må lækraten ikke være større end E-2 mbar x liter/sek.

For at undgå at rør eller andet armatur ”sveder”, må lækraten ikke være over E-3 mbar x liter/sek.

Tæthed for bakterier, f.eks. lækager i autoklaver, sterilpakninger o. lign, her skal lækraten være under E-4 mbar x liter/sek.

Tæthed mod olie, f.eks. gearkasser, motorblokke, haner, ventiler m.m., her er grænsen under E-5 mbar x liter/sek.

Emner der skal være ”gas tætte”, f.eks. haner, ventiler, fittings eller andet der anvendes indenfor ATEX kategoriserede komponenter skal ligge under E-7 mbar x liter/sek.
I dette områder finder man også systemer som f.eks. vakuumovne til hærdning, glødning, lodning, sintring etc., idet de pr. lækage helst skal være ”gas tætte” for at undgå atmosfærisk luft, og dermed især ilt, at trænge ind og ødelægge såvel ovn som emner i proces. Der kan i et vakuumsystem godt være flere lækager, så systemet tilsammen har en større lækrate.

Ventiler, fittings m.m. til højvakuumsystemer må ikke have en lækrate større end E-9 mbar x liter/sek.

Ved E-10 mbar x liter/sek. betegner man det som værende ”teknisk” tæt.

Helium læksøgning sammenlignet med andre kendte metoder:

Læksøgningsskum:
En meget anvendt metode, hvor der kræves tryk i den del man vil læksøge.
Er man meget omhyggelig, kan man finde lækager ned til omkring E-4 mbar x liter/sek.
Det er en ren visuel test, og man kan ikke få en egentlig værdi til dokumentation over lækagens størrelse, kun finde at den er der.

Ultralyd:
Også en meget anvendt metode, især egnet til trykluftsinstalationer, hvor man lytter sig frem til en lækage. Igen kan man ikke få en egentlig værdi for lækagens størrelse, men blot få en ide om hvor stor den er, og hvor den er. Man kan finde lækager ned til E-2 mbar x liter/sek.

Bobbeltest:
En metode der ligeledes er meget anvendt, hvor man tryksætter sit emne og sænker det ned i vand eller en anden emulsionsvæske. Igen er det en visuel test, der er afhængig af operatøren der ”ser”.
Mindste lækage man kan finde er på E-3 mbar x liter/sek. Man kan ikke få en målt værdi for størrelsen af en lækage.

Trykfaldsmetoden:
Man tryksætter sit emne, og måler tryk tabet over en kendt tid. Hermed får man direkte lækraten i mbar x liter/sek. Lækraten kan kvantificeres til en værdi der kan dokumenteres.
Metoden er dog behæftet med stor usikkerhed, ikke kun er nøjagtigheden meget afhængig af det/de manometre man anvender, også temperaturen udgør en væsentlig fejlkilde.
Den mindste lækrate man kan måle er på E-4 mbar x liter/sek.

Trykstigningsmetoden:
I princippet det samme som trykfaldsmetoden, idet der i stedet for at man påligner emnet et tryk, pålignes emnet et kendt vakuum ved evakuering med en vakuumpumpe.
Det største differenstryk vil med denne metode være 1000 mbar.
Metoden kan kvantificeres, og er mindre sårbar overfor ændringer i temperaturen.
Mindste lækrate der kan måles er også E-4 mbar x liter/sek.

Helium læksøgning:
Helium læksøgning kan deles i 2 forskellige metoder.

”Sniffer metoden”:
Her tryksættes emnet med Helium, og der monteres en ”sniffer” på læksøgeren.
”Snifferen” er en slags støvsuger, der via et kapillarrør suger en ganske lille smule luft ned i læksøgerens spektrometer. Er der en utæthed vil der undslippe Helium partikler, der slet og ret ”tælles” i læksøgeren og omsættes til en lækrate.
Mindste målbare lækage er på E-7 mbar x liter/sek.
Årsagen til at der ikke kan måles mindre lækager er, at atmosfærisk luft indeholder ca. 5 ppm Helium hvilket næsten svarer til den mængde Heliumpartikler der kan slippe gennem en lækage med en værdi på E-7 mbar x liter/sek.
Den målte lækrate kan kvantificeres og dokumenteres.
Metoden er egnet til trykbærende installationer samt emner hvori der f.eks. skal være en eksplosiv gas.

”Vakuum metoden”:
Læksøgeren kobles til et emne, eller for så vidt et helt vakuumsystem som f.eks. en vakuumovn, der evakueres ned, helst ned til under 15 mbar absolut.
Ved at dossierer en ganske lille smule Helium rundt på emnet, vil Helium trænge gennem en eventuel lækage og komme ind i læksøgeren og blive ”optalt” hvorved mængden af partikler omsættes til en lækrate i mbar x liter/sek.
Eftersom der ved 15 mbar absolut og ned efter er fjernet en stor del af atmosfæren, er også de 5 ppm Helium fjernet.
Man kan her måle lækager ned til E-12 mbar x liter/sek., altså under grænsen for hvad der betegnes som ”teknisk tæt”.
Ligeledes kan lækraten her kvantificeres.

Som konklusion kan siges, at hvis man ønsker at teste samt dokumentere et emne eller system der skal være ”gas tæt” endsige være tæt for olie, er man nødsaget til at anvende læksøgning der kan spore på en gas, i dette tilfælde Helium der er det andet letteste grundstof i det periodiske system, og samtidig helt ufarlig at arbejde med.

Helium læksøgnig kan anvendes på såvel systemer, både under tryk og vakuum, som på emner under hel og halvautomatisk produktion.
Ved læksøgning under produktion, kan der alt efter emners beskaffenhed, opnås takttider på ned til nogle ganske få sekunder.

På en lang række vakuumsystemer er Helium læksøgning et ”must”, ikke kun for slutresultatet af processen, men også for at undgå nedbrydning af procesanlæg med deraf følgende kostbare reparationer.

Granzow A/S en af markedets førende udbydere af udstyr og service til trykluft, vakuum, pumper
& automatikprodukter. Vil du vide mere om læksøgning eller hvad Granzow kan gøre for dig:

Granzow A/S
Tlf. 43 20 26 00
www.granzow.dk

Att.: Steen Rasmussen