GB∕ T 40336-2021 无损检测 泄漏检测 气体参考漏孔的校准（正式版）

GB/T40336—2021无损检测泄漏检测气体参考漏孔的校准(ISO20486:2017,MOD)国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会IGB/T40336—2021 Ⅲ 12规范性引用文件 1 24名义漏率 2 26比较校准 37体积校准 78总体影响 21 21 22 附录A(资料性)气室中示踪气体损耗导致漏率下降的计算 23 ⅢGB/T40336—2021本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件使用重新起草法修改采用ISO20486:2017《无损检测泄漏检测气体参考漏孔的校准》。——本文件章条编号3.2,对应ISO20486:2017章条编号3.3;——本文件章条编号3.3,对应ISO20486:2017章条编号3.4;b)关于规范性引用文件，用修改采用国际标准的GB/T12604.7代替了ISO20486,以适应我国d)增加了第4章的注，以适应我国的技术条件和使用习惯。 本文件由全国无损检测标准化委员会(SAC/TC56)提出并归1GB/T40336—2021无损检测泄漏检测气体参考漏孔的校准1范围本文件规定了调节检漏仪确定漏率时所用漏孔的两类校准方法，一类是通过与参考漏孔比较进行本文件适用于漏率在图1所示范围内的漏孔的校准。ABEAsFG1×10-⁸1×10-61×10-41×10-21×10²1×10⁴a)比较校准b)体积校准可能范围。 可能范围。标引序号说明：X——漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);As方法As;D方法D;2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T12604.7无损检测术语泄漏检测(GB/T12604.7—2021,ISO20484:2017,MOD)2GB/T40336—2021校准calibration5漏孔的分类5.1渗透型漏孔渗透型漏孔通常含有示踪气体气室，具有最佳的长期稳定性和显著的温度系数(约3.5%/K)。典毛细管型漏孔含有或不含示踪气体气室。漏孔的温度系数较低(约0.3%/K),使用不当容易堵塞。3GB/T40336—20216比较校准6.1方法A,As,B和Bg通过与参考漏孔比较进行漏孔校准的方法分为两种。两种方法要求待校准漏孔漏率的数量级已知，区别在于使用一个或两个参考漏孔，所产生的测量不确定度不同。两种方法称为方法A和方法B:——方法Bs:与两个参考漏孔比较，未知漏孔的漏率介于两个参考漏孔的漏率之间，采用吸枪法方法A仅采用一个参考漏孔，适合在现场使用。因测量不确定度取决于所用检漏仪的线性度，该方法仅在未知漏孔漏率与参考漏孔漏率相近时可靠。线性误差不能独立测量，应进行估算。校准期间，检漏仪的操作参数不宜改变(例如禁用自动量程功能等),以保持较小的线性误差。当要求获取更可靠的测量不确定度或没有与未知漏孔漏率相近的参考漏孔时，宜采用方法B进行更精确的校准。采用两个参考漏孔，检漏仪的非6.2比较法的适用性考漏孔和未知漏孔的温度系数。——示踪气体的背景信号宜尽可能低而稳定；——吸枪的总抽速应足够大，以吸取所有漏孔——吸枪适配器(与漏孔出口的耦合接头)的结构应合理，以确保流经漏孔出口的气体包含漏孔流正压漏孔的测量不确定度明显高于真空漏孔。6.3漏孔和仪器的准备检漏仪(LD)应按仪器厂商手册进行设置。预热时间应至少为2h。参考漏孔和未知漏孔连接至检漏仪，应保持连接状态(含热适应阶段)至测量完成(见参考文对于真空漏孔，连接至入口法兰后，打开阀门(如有)抽气至少30min,以去除可能在密封件或阀门处累积的示踪气体。对于多个漏孔的校准，单独的抽气系统和阀门组有助于所有漏孔在测量前处于抽4GB/T40336—2021图2漏孔和检漏仪的连接对于正压漏孔，检漏仪的吸枪通过适配器与漏孔出口紧密连接，能不断地吸入由空气入口(见图3的标引序号说明3)进入并流经漏孔出口的气体，以使所有泄漏气流被吸枪吸入。空气入口不应阻碍空图3正压漏孔连接适配器示例未知漏孔和参考漏孔应放置在测试房间至少12h,以达到温度平衡(如无剧烈的温度变化，不必使5GB/T40336—2021用空调。因温度波动，空调系统可能增大测量不确定度)。温度适应期间，与检漏仪相连的真空漏孔应处于抽气状态。温度适应后，为避免测量期间的温度变化，漏孔外宜包裹绝热罩(由塑料泡沫或相似材料制成)。测量期间，对于真空漏孔，保证检漏仪入口有效抽速不变；对于正压漏孔，保证吸枪的吸气流量不变。如有可能，使用检漏仪或辅助装置，增加测量次数可减小统计测量不确定度。当测量漏率较大的漏孔时，所有测量仪器宜调节至接近满量程的状态。6.4.2一般测量步骤通常，应在检漏仪的信号达到稳定时记录读数。读数应保留有效数字，以获取最小的统计不确定b)连通参考漏孔1,待气流稳定后，测量产生的输出信号(方法A、As、B、Bs);c)断开参考漏孔1;d)连通参考漏孔2,待气流稳定后，测量产生的输出信号(仅方法B和Bs);e)断开参考漏孔2;f)连通未知漏孔，待气流稳定后，测量产生的输出信号；g)重复步骤a)至f)至少三次。漏孔阀门宜尽可能短时间处于关闭状态，防止大量氦气累积导致平衡时间增长。6.5方法A、As、B和Bs的计算(比较校准)6.5.1漏率的确定6.5.1.1方法A和As:与一个参考漏孔比较的结果根据参考漏孔读数R、参考漏孔漏率Qa和未知漏孔读数R。,采用公式(1)计算未知漏孔的漏 (1)式中：Q。——未知漏孔的漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Qre——参考漏孔的漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);R、——未知漏孔的读数；Re——参考漏孔的读数。公式(1)仅在所有漏孔的温度及温度系数相同的情况下有效。否则，应采用公式(2):…………式中：Q。——未知漏孔的漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);R。——未知漏孔的读数；6GB/T40336—2021amf——参考漏孔温度系数(%/K);△Tre——参考漏孔的温度与参考温度的温差，单位为开尔文(K);Rre——参考漏孔的读数；aa——未知漏孔的温度系数(%/K);△T。——未知漏孔的温度与参考温度的温差，单位为开尔文(K)。因只考虑比值，读数能够使用任意相同的单位。注1:读数(R,R₀)是漏孔与检漏仪连接和断开(阀门打开和关闭)时的示数差。6.5.1.2方法B和Bg:与两个参考漏孔比较的结果为保持程序的适用性，仅考虑两个参考漏孔的温度及温度系数一致的情况下，采用简化公式(3)。见图4。 (3)式中：Qu——未知漏孔的漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Q₂——参考漏孔2的漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Q₁——参考漏孔1的漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);R。——未知漏孔的读数；R₁——参考漏孔1的读数；R₂——参考漏孔2的读数。R1×10-⁹BAC1×10-6QA——参考漏孔1;B——未知漏孔；C——参考漏孔2;图4漏孔的两点校准6.5.2测量不确定度的影响因素测量不确定度主要受下列因素影响：7GB/T40336—20217体积校准7.1直流法(方法C)方法C适用于漏率在10-⁵Pa·m³/s(约0.006Std·cm³/min)～0.2Pa·m³/s(约100Std·cm³/min)范围内的通道型漏孔。方法C也可校准漏率在10-⁶Pa·m³/s(约有合适可用的参考漏孔，宜采用方法A或方法B以减小不确定度。踪气体和合适的质谱检漏仪按方法A或方法B进行校准，也可按方法F或方法G进行校准)。端带有排气阀最佳，见图4和图5)。未知漏孔和容积经校准的毛细管应放置在测试房间至少12h,以达到温度平衡(如无剧烈的温度图5)。8GB/T40336—2021b)毛细管的开口端浸入指示液获取指示段。接，断开的一端浸入指示液获取指示段)。d)关闭排气阀(如有),记录指示段的后端移动适当距离(至少1.5倍期望流量)的时间。e)重复步骤a)至d)至少三次。测量的重复性宜在士2%之内。9GB/T40336—20217.1.4.2大气至真空按下列步骤进行测量。a)在标称压力下，保持气流通过待校准漏孔至少1h。所有连接件均应干燥和洁净。b)毛细管的开口端浸入指示液获取指示段。c)关闭充气阀(如有),记录指示段的前端移动适当距离(至少1.5倍期望流量)的时间。d)通过充气阀充气，使指示段复位。e)重复步骤a)至d)至少三次。测量的重复性宜在士2%之内。7.1.5方法C的计算7.1.5.1漏率的确定未知漏率按公式(4)计算：…………(4)式中：Qpv——测试条件下的pV-流量，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);pTA——测试条件下的漏孔出口压力，单位为帕斯卡(Pa);△V——采集体积，单位为立方米(m³);△t——采集时间，单位为秒(s)。正压至大气测量时，应对指示液的蒸汽压、示踪气体的黏度、压力和温度的影响进行修正。对于名义漏率，参考压力和环境温度在第4章中给出。公式(5)设定漏孔中的气流为粘滞流(哈根-泊肃叶)。对于每种漏孔，应检查该设定是否可用。否则，应使用适当的公式或经验公式计算。名义漏率按公式(5)计算：式中：QN——名义漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Qpv——根据公式(4)在测试条件下得出的pV-流量，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);7——参考条件下的气体黏度，单位为帕斯卡秒(Pa·s);Pref,out—漏孔出口的参考压力，单位为帕斯卡(Pa);Tr——参考温度，单位为开尔文(K);pv,ref——参考条件下的蒸汽压，单位为帕斯卡(Pa);Pv,test——测试条件下的蒸汽压，单位为帕斯卡(Pa)。大气至真空的情况下，高湿度的气体通过漏孔，不必做蒸汽压的修正。未知漏率按公式(6)计算： (6)GB/T40336—2021QN——名义漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Qpv——根据公式(4)在测试条件下得出的pV-流量，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);7d——参考条件下的气体黏度，单位为帕斯卡秒(Pa·s);Tre——参考温度，单位为开尔文(K);该方法适用于漏率在0.2Pa·m³/s(约100Std·cm³/min)～8Pa·m³/s(约5000Std·cm³/对于漏率大到不能使用方法C校准的漏孔，可采用经校准的容器在水下收集逸出的气体进行校准。量筒内充满水(见图7)。水温应与环境温度相同。漏孔与气源连接，气流通过软管导入量筒。应如漏孔的入口压力较低(<50kPa),校准开始时应考虑平均静水压力。静水压力通过未知漏孔流GB/T40336—20212——压力表；4——连接软管；5——水槽；6——量简；a)压力传感器应直接放置在参考漏孔的入口(见图8);f)重复步骤b)至e)至少三次。测量重复性应在±2%之内。2——压力表；5——水槽；6——量筒。GB/T40336—2021标引序号说明：1——测试压力；2——压力表；3——未知漏孔；4——连接软管；6——量筒。公式(7)设定漏孔中的气流为粘滞流(哈根-泊肃叶)。对于每种参考漏孔，应检查该设定是否可用。未知漏率按公式(7)计算：QN——名义漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Qpv——根据公式(4)在测试条件下得出的pV-流量，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);T——参考温度，单位为开尔文(K);Ttet——测试温度，单位为开尔文(K);pv,ref——参考条件下的蒸汽压，单位为帕斯卡(Pa);7.2.6测量不确定度的影响因素测量不确定度主要受下列因素影响：——测试时间；——环境温度；GB/T40336—2021——气体在液体中的溶解度。不确定度按通用导则(见参考文献[1])评定。7.3流量计校准(方法E)该方法适用于漏率在2000Std·cm³/min～100000Std·cm³/min范围内的通道型漏孔。如漏孔大到不能采用方法C或方法D校准，可使用经校准的流量计进行校准。参考漏孔(出口)流出的气流应导入流量计。测试时间应至少为1.5min。应采用经校准的流量计、秒表、环境温度测量设备和大气压力传感器。注：由于流量计测量体积流量(m³/h),使用总压力计算获取pV-流量。通道型漏孔通常不含示踪气体气室，使用单独的示踪气体气源或使用经过滤的无油干燥空气进行校准。7.3.3漏孔和仪器的准备参考漏孔应直接连接至流量计入口。压力传感器应靠近参考漏孔入口。还应满足方法C的准备要求。按下列步骤进行测量：a)压力传感器应直接连接至参考漏孔入口；b)参考漏孔应直接安装在流量计入口；c)应记录一定体积的气体通过流量计的时间；d)测量的气体体积宜大于1.5倍参考漏孔的标称体积；e)重复步骤c)至少三次。测量重复性宜在±2%以内。7.3.5方法E的计算公式(8)设定漏孔中的气流为粘滞流(哈根-泊肃叶)。对于每种漏孔，应检查该设定是否可用。否未知漏率按公式(8)计算：式中：Q名义漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);Qy根据公式(4)在测试条件下得出的pV-流量，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);7——参考条件下的气体黏度，单位为帕斯卡秒(Pa·s);7ut——测试条件下的气体黏度，单位为帕斯卡秒(Pa·s);Pet,in——漏孔入口的参考压力，单位为帕斯卡(Pa);petout——漏孔出口的参考压力，单位为帕斯卡(Pa);Pet.in——漏孔入口的测试压力，单位为帕斯卡(Pa);Pet.ot——漏孔出口的测试压力，单位为帕斯卡(Pa);GB/T40336—20217.4定容压力变化校准(方法F)漏率单位1mbar·L/s是指一升体积内每秒产生1mbar的压力变化。1mbar·L/s与漏孔的漏率也能用Std·cm³/min、mbar·L/s或Pa·m³/s表示。准持续一定时间，不确定度随测试时间的延长而减小。该方法适用于漏率在10-⁷Pa·m³/s~ GB/T40336—2021连接测试容器与已知体积容器的阀门宜无自身容积。应考虑由阀门产生的体积变化。体积测量时，连接校准漏孔的阀门应保持打开，以确保漏孔和阀门之间的净容积包括在内。体积测量时，校准漏孔宜无气体流出。体积测量应进行3次，测量结果应用于测量不确定度的计算。真空容器体积测量时，容器表面的气体脱附导致压力上升。校准前，应确定气体脱附产生的影响，并从结果中去除。系统应采取绝热措施，防止剧烈的环境温度变化。确保测试容器自身无泄漏。7.4.2.2测试容器的体积测量(连接已知体积的容器)已知体积为V₂、压力为p₂的气体，通过阀门(阀门无自身容积)连接至未知体积为V₁、压力为p₁的测试容器。打开阀门后，整个系统压力为p₃、体积为V₃。应保证整个系统的密封性，见图10。图10方法F:测试容器与已知体积容器的连接测试容器体积V₁按公式(9)计算： (9)V₁——未知体积，单位为立方米(m³);V₂——已知的气体体积，单位为立方米(m³);p₂——已知体积气体的压力，单位为帕斯卡(Pa);p₃——阀门打开后的压力，单位为帕斯卡(Pa);p₁——未知体积的压力，单位为帕斯卡(Pa)。GB/T40336—20217.4.2.3测试容器的体积测量(注入已知体积气体)测试容器的体积能通过连接阀门向未知体积V₁注入已知体积为V₂的气体确定。通过注入体积为V₂的气体，测试容器内的压力从p₁升至p₂,见图11。标引序号说明：4——已知体积V₂、压力pz的气体；5——真空泵；6——参考漏孔；7——连接阀门。图11方法F:测试容器内注入已知体积气体测试容器的体积V₁按公式(10)计算：…………测试容器体积确定后，待校准漏孔应通过阀门连接至测试容器。未知漏孔流出的气体导致测试容器内压力随时间上升。漏率能通过计算测试容器内的压力上升获得。公式(11)设定漏孔中气体为粘滞流(哈根-泊肃叶)。对于每种漏孔，应核实该设定是否可用。否GB/T40336—2021 图12方法F:气体脱附导致的压力上升未知漏孔泄漏导致体积为V₁的测试容器压力上升。未知漏孔的漏率由体积为V₁的测试容器内修正气体脱附影响后的压力上升计算，见图13。GB/T40336—2图13方法F:气体脱附和泄漏导致的压力上升7.4.4.2真空容器测量应选取合适的测试时间、测试容器和压力传感器，以确保测量过程中容器内的压力上升低于待校准漏孔入口压力的1%。否则，未知漏孔的出口压力对漏率的影响较大。如校准不含气室的漏孔，漏孔入口应采用经校准的压力计，以确保该处有准确的压力。评定未知漏孔漏率的不确定度时，应考虑压力计的不确定度。7.4.5方法F的计算未知漏率按公式(12)计算：式中：QN——名义漏率，单位为帕斯卡立方米每秒(Pa·m³/s);△p——测试期间容器压力变化，单位为帕斯卡(Pa);△pde。——测试期间容器内气体脱附导致的压力变化，单位为帕斯卡(Pa);V₁——测试容器的体积，单位为立方米(m³);t——测试时间，单位为秒(s);7red——参考条件下的气体黏度，单位为帕斯卡秒(Pa·s);7test——测试条件下的气体黏度，单位为帕斯卡秒(Pa·s);Pref,in——漏孔入口的参考压力，单位为帕斯卡(Pa);Ptet.in——漏孔入口的测试压力，单位为帕斯卡(Pa);Tret——参考温度，单位为开尔文(K);Tt——测试温度，单位为开尔文(K)。7.4.6测量不确定度的影响因素测量不确定度主要受下列因素影响：GB/T40336—20217.5恒压体积变化校准(方法G)1——待校准漏孔；2——压差传感器；3——阀门V₁;5——体积V;6——阀门V₂。图14p△V校准系统示意图GB/T40336—2021积变化△V。体积增加导致压力降至零压差以下，因漏孔气体流出，压力再次上升。当压力达到原水平时，体积再次增加。体积增加的次数重复至少20次。应记录压力数据，见图15。YY0.00101113150.00050.0000—0.00051—0.0010标引序号说明：t——时间，单位为秒(s);1——操作阀门；2——循环次数。图15校准过程中压差随时间变化的示意图体积变化△V用下列两种方式产生：——压缩经校准并带有线性装置的波纹管；——活塞推进经校准并带有线性装置的气缸。两种情况下，装置应有20个连续的等体积变化△V。参考压力po应采用经校准的压力计测量，该压力通常接近大气压力。时间间隔△t应根据20次零压差交替的时间间隔的平均值确定。时间间隔的离散性主要取决于压差计的不确定度。7.5.4方法G的计算校准温度下，应使用下列四个参数确定漏率：——参考压力p。(绝对压力);——时间间隔△t;——漏率测量时的温度。未知漏率q按公式(13)计算：式中：△V——周期性体积变化，单位为立方米(m³);△t——时间间隔，单位为秒(s);GB/T40336—2021——测试体积(活塞和线性装置的不确定度); 8总体影响——蒸发导致测试容器表面降温(方法D); ——测量不确定度(计算结果);——漏率的温度系数(%/K);——预期的漏率衰减[如有示踪气体气室，气体消耗(%/年),见附录A];GB/T40336—202110参考漏孔的标签11参考漏孔的操作GB/T40336—2021(资料性)气室中示踪气体损耗导致漏率下降的计算漏孔气室见图A.1,使用下列变量符号：px——入口示踪气体分压；Qx.o——t=0时的漏率；Px.o——t=0时的示踪气体入口分压；图A.1示踪气体损耗计算相关参数Qx通常按公式(A.1)计算：…………(A.1)Qx能分解为两个函数，C和f[px(t),pamb]。C表示与时间无关的参数(几何形状、材料等)。f[px(t),pamb]表示与进出口压力的相关性。Pamb表示示踪气体流动时的大气压力。Qx=Cf(px,pamb)…………(A.2)公式(A.2)代入公式(A.