真空炉真空泄漏故障分析与维修

对设备全面检测,真空漏率实测值约 160Pa/h(1.2torr/h),标准为 0.667Pa/h(5×10 torr/h),冷态真空度约 0.444Pa(2.8×10torr),标准 0.0013Pa(1×10 torr),热态最高真空度约 0.0119Pa(8.9×10 torr)。热态最高真空度为空炉测量,测量值随着炉温的变化而变化,炉温越高,真空度越高。正常情况下冷态真空度应高于热态真空度,因此可知,该设备出现了反常现象。对不同材

料试件进行测试,PH15-5,温度 480℃,色泽,紫色;18Ni,温度820℃降至 490℃,色泽,深灰。

故障分析及判断

真空泄漏故障维修的关键,是看能否准确地判断出故障点(泄漏点)。真空度抽不上去的原因可能有多个,也许真空机组的抽气能力不够,也可能是漏率偏高,又或为两者。比如,抽空时间相同而真空度偏低,这时候关闭主阀,如真空计指针很快下降,多数情况是真空室漏了,这时应先查出漏点。如真空计指针下降很慢,多数情况是真空机组抽气能力不够,这时可将重点放到查找真空泵及阀门的泄漏上,或是扩散泵油污染、氧化了,或是前级管路密封不好,泵油不足,或是泵油乳化,轴封漏油等。根据以往对该设备的维修经验,设备真空度在短时间内迅速下降,一般由炉盖、板阀、碟阀等动态密封件老化、划伤及氧化皮脱落至密封线上所致。可以通过清理更换密封件,手动开关阀门检修或使用丙酮检漏法等观察真空度变化,仔细查找漏点。由

于该设备真空室与外界接口较多,如连接法兰、管道及真空管等,一时难找出漏点。另一方面,由于加工任务紧急,设备没有太长停机时间,不可能对所有接口逐一拆卸检修。经过仔细观察设备加工过程中真空度的细微变化,发现了反常现象,即热态真空度高于冷态真空度,根据这一现象,从理论上加以分析可初步判定漏点可能在炉体的六组加热电极上,电极结构因为加热电极的密封圈可能老化或已受热碳化,电极连接板上虽然有水冷却装置,但此处是发热源,热量较高,密封件容易老化。当密封件老化或碳化降低或失去弹性时,冷态真空度必然下降,只有当炉内加温时,电极上的密封件受热膨胀才能起到较好的密封作用。这一结论正好印证了上述的真空度反常现象,但缺乏实际检测。

故障检修及改进

拆卸最大怀疑点的上、下两个区的电极,结果发现有两组电极密封垫已经碳化,其他密封件也已经老化。更换原装密封件后试机,与之前比较有所改善,冷态真空度 0.006Pa(4.5×10torr),但该值距标准真空度仍差半个数量级。经反复装调,仍没有实质性改变,于是怀疑是原装密封件达不到要求。因此对电极锥面的 形密封圈设计尺寸产生怀疑,锥面上原装的 O形圈截面直径为3mm,密封槽深 2.4mm,压缩量只有 0.6mm,该指标略低于真空密封的标准设计要求,O形圈的弹性张力不足,难以起到较好的密封效果。鉴于这种情况,决定采用截面直径为 4mm的 O形密封圈代替原装密封圈,其压缩量由原来的 0.6mm增加至 1.6mm。再次开机测试,冷态真空度提高到 0.0008Pa(6×10 torr),超出该设备的设计真空度。真空漏率减少到 0.04Pa/h(3×10torr/h),优于设备的标准漏率。