除了真空系統(tǒng)本身及其結(jié)構(gòu)中使用的各個部件（真空室、管路、閥，可拆卸[法蘭]連接、測量儀表等）之外，工業(yè)和研究領(lǐng)域還有大量的其他系統(tǒng)和產(chǎn)品也必須滿足相關(guān)氣密性的嚴格要求，或者需要形成所謂的“氣密”密封。

除了汽車和制冷行業(yè)的許多裝配工藝和工藝外，這還包括其他眾多工業(yè)分支領(lǐng)域。在此類情況下，工作壓力通常會高于環(huán)境壓力。此處的“氣密”僅定義為相對的“不漏”。通常所作的一般性說明，比如“沒有可檢出的漏氣”或“零漏氣率”并不能為驗收測試提供充分的依據(jù)。每位經(jīng)驗豐富的工程師都知道，制定合理的驗收規(guī)范需要指明在規(guī)定條件下的特定漏氣率（見下文）?？梢越邮艿穆饴室矐?yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用情況決定。

 泄漏類型 

根據(jù)材料或連接失效的性質(zhì)，泄漏可分為以下幾種：

● 可拆卸接頭泄漏：法蘭、磨削配合面、蓋

● 永久連接泄漏：釬焊接頭和焊接縫、粘合接頭

● 孔隙導(dǎo)致的泄漏：特別是在發(fā)生機械變形（彎曲?。┗蚨嗑Р牧虾丸T造部件的熱處理后

● 高溫泄漏（可逆）：在極端溫度荷載（熱/冷）下形成的開縫，主要是釬焊接頭處

● 虛漏：鑄造零件、盲孔和接頭內(nèi)的中空腔中釋放出的氣體量（還可能源于液體蒸發(fā)）

● 間接泄漏：真空系統(tǒng)或熔爐的供應(yīng)管路泄漏（水、壓縮空氣、鹽水）

●“串聯(lián)漏氣”：指幾個“串聯(lián)空間”的末端發(fā)生漏氣，例如旋片泵油箱漏氣

●“單向漏氣”：指氣體可沿一個方向通過，但在另一個方向上被封閉（漏氣量很小） 

● 某個區(qū)域不具氣密性，但并不是因為有缺陷而導(dǎo)致的漏氣稱為滲透，也就是氣體通過橡膠軟管、彈性密封件等材料滲透（自然滲透性）泄漏（但此類部件變脆并發(fā)生“泄漏”時除外）。

 計算漏率、漏點大小和質(zhì)量流量 

任何真空設(shè)備或系統(tǒng)都可能具有絕對的氣密性，而且實際上這也沒有必要。只要漏率足夠低，不會影響到所需的工作壓力、氣體平衡以及真空容器中的極限壓力就足夠了。對于裝置的氣密性要求越嚴格，所需的壓力水平就越低。為了能夠定量地記錄漏氣，引入了“漏率”的概念；漏氣率用符號 Q_L 表示，以 mbar·l/s 或 cm³/s（STP）作為測量單位。在容量為 1l 并已抽真空的密閉容器中，若壓力每秒升高 1 mbar，則漏氣率為 Q_L = 1 mbar·l/s；或者如果容器中有正壓，若壓力每秒降低 1 mbar，漏氣率也是上述值。漏氣率 Q_L 定義為一種漏氣指標，通常以 mbar·l/s 作為測量單位。借助狀態(tài)方程（1），如果給出了溫度 T 和氣體類型 M，就能計算出 Q_L，并將其定量地記錄為質(zhì)量流量，例如以 g/s 作為測量單位。那么，相應(yīng)的關(guān)系為：

（1）

 （2）

式中 R = 83.14 mbar·l/mol·K，T = 溫度，單位為 K；M = 摩爾質(zhì)量，單位為 g/mol；Δm 為質(zhì)量，單位為 g；Δt 為時間周期，單位為 s。然后，使用式（2）

a）在已知 pV 和氣體流量 Δp·V/Δt 時，確定質(zhì)量流量 Δm / Δt（見有關(guān)壓升測試的頁面上的示例）或者

b）在已知質(zhì)量流量時，確定 pV 漏氣流量（見下例）。

以上面的情形 b）為例：

使用氟里昂（R 12）的制冷系統(tǒng)每年會流失1克氟里昂制冷劑（在 77°F 或 25℃ 溫度下）。那么漏氣流量 Q_L是多大呢？根據(jù)式（2），并代入 M(R12) = 121 g/mole：

因此，氟里昂流失量為 Q_L = 6.5·10^-6 mbar·l/s。根據(jù)下文針對高真空系統(tǒng)給出的“經(jīng)驗法則”，本例中提到的制冷系統(tǒng)可被認為是氣密系統(tǒng)。Q_L 的其他換算見下表1和表2所示。

▲ 表1 通量（Q_pv）單位的換算；（漏率）單位

▲ 表2 通量（Q_pv）單位的換算；（漏率）單位

總漏率 < 10^-6 mbar·l/s：設(shè)備氣密性非常高；總漏率 10^-5 mbar·l/s：設(shè)備具有足夠的氣密性；總漏率 > 10^-4 mbar·l/s：設(shè)備漏率較高。

事實上，泄漏可以通過一個具有足夠容量的泵來“克服”，因為下式成立（例如，在極限壓力 P_end 下，忽略從內(nèi)部表面釋放的氣體）：

（Q_L 為漏氣率，Seff 為在壓力容器處的有效抽速）

如果 Seff 足夠大，則不管漏氣率 Q_L 的值有多大，都始終能夠達到預(yù)先確定的極限壓力 P_end。但在實際應(yīng)用中，Seff 的無限提高會受到經(jīng)濟性和工程設(shè)計限制（如系統(tǒng)所需的空間）。

當裝置中無法達到所需的極限壓力時，通常有兩個原因可供參考：存在泄漏和/或容器壁和密封材料釋放的氣體。

可以使用質(zhì)譜儀或壓升法執(zhí)行分壓分析，以分辨上述兩種原因。由于壓升法只能證明是否存在漏氣，而無法指示裝置上的漏氣位置，建議使用氦檢漏儀，一般情況下它還可以更快地查明漏點的位置。

要大致了解漏孔的幾何尺寸與相關(guān)漏氣率之間的相關(guān)性，可以根據(jù)以下所述進行粗略估算：假設(shè)有一個通過插板閥封閉的真空容器，容器壁上有一個直徑為 1 cm 的漏孔。容器外部為大氣壓力，內(nèi)部為真空。當閥突然打開時，直徑為 0.39 英寸（1cm）、高為 1082 英尺（330m） 的圓柱形空間內(nèi)的所有空氣分子會在1秒內(nèi)以聲速（330 m/s）“掉入”這個漏孔中。每秒流入容器的空氣量將是 10¹³ mbar 乘以這個圓柱的容積（參見圖 1）。計算得出，對于直徑為 1 cm 的孔，Q_L（空氣）將為 2.6·10⁴ mbar·l/s。如果所有其他條件保持不變，讓氦氣以其 970 m/s 的聲速流入孔中，則以同樣方式計算，可得出 Q_L （氦氣）將達到 7.7·10⁺⁴ mbar· l/s，或者說，pV 漏氣流為空氣的 970/330 = 2.94 倍。氦氣憑借這種更高的“靈敏性”被用于檢漏測試，并依此開發(fā)和批量生產(chǎn)了多種高度靈敏的基于氦氣的檢漏儀。 

▲ 圖1 漏率與漏孔之間的相關(guān)性

圖1所示為漏氣率與孔徑之間的相關(guān)性，“1 cm 孔”的 Q_L （空氣）近似等于 10⁺⁴ mbar· l/s。該表格顯示，當孔徑減小至 1 μm （= 0.001 mm）時，漏氣率會變?yōu)?10^-4 mbar·l/s，該值在真空技術(shù)中已代表嚴重漏氣（請參閱上面的經(jīng)驗法則）。漏氣率為 10^-12 mbar·l/s 時，對應(yīng)的孔徑為 1 ?；這是現(xiàn)代氦檢漏儀的檢測下限。

由于很多固體的晶格常數(shù)為幾個 ?，而一些小分子和原子（H₂、He）的直徑約為 1 ?，這種固體的固有滲透性可使用氦檢漏儀進行計量記錄。為此，人們開發(fā)了漏氣率非常小并經(jīng)過校準的參考漏點。這代表可測量出的“泄漏”，并不等于因材料或接頭存在缺陷而導(dǎo)致了“泄漏”。人們通常會根據(jù)原子、分子、病毒和細菌等的估算或測量大小，使用諸如“防水”或“防菌”等日常術(shù)語；見表3。圖2 匯總了常用檢漏方法的特性和檢測限。

▲ 表3 估算臨界漏率。與蒸汽不同，這里需要區(qū)分親水性和疏水性固體。細菌和病毒也是如此，因為二者主要通過溶液運移

▲ 圖2 各種檢漏工藝和設(shè)備的漏率檢測范圍

標準氦漏率

要明確地定義一個漏點，需要：首先確定隔板兩側(cè)的壓力，其次是確定通過該隔板的介質(zhì)的性質(zhì)（粘度）或其摩爾質(zhì)量?！昂藴事狻?He Std) 已成為實際應(yīng)用中的一種常見情形的習(xí)慣叫法。當（外部）大氣壓和系統(tǒng)內(nèi)部真空（內(nèi)部，p < 1 mbar）之間的壓差為 1 bar 并使用氦氣進行測試時，所得到的漏率被習(xí)慣地稱為“氦標準漏率”。為了指示在標準氦氣條件下使用氦氣進行測試時的拒收漏氣率，首先必須將實際的使用條件轉(zhuǎn)換為氦氣標準條件。此類換算的一些示例見圖3。

▲ 圖3 換算成氦標準漏氣率的示例

換算公式

在計算壓力關(guān)系和氣體類型（粘度）時，必須記住，對于層流和分子流要使用不同的公式；而二者之間的邊界很難確定。作為指南，可以假設(shè)當漏氣率 Q_L > 10^-5 mbar·l/s 時為粘滯流；當泄漏率 Q_L < 10^-7 mbar·l/s 時為分子流；在二者之間時，制造商（質(zhì)保責任承擔方）必須以安全一側(cè)的值為準。公式列于表4中。 

此處的指數(shù)“I”和“II”分別指一種或另一種壓力比；指數(shù)“1”和“2”分別指漏點的內(nèi)部和外部。

▲ 表4 壓力變化和氣體類型的換算公式

 術(shù)語和定義 

在查找泄漏時，通常要區(qū)分兩種任務(wù)：找到漏氣位置，以及測量漏率。

此外，我們可以根據(jù)流體的流動方向，將檢漏法分為：

 真空法（有時稱為“由外向內(nèi)漏氣法”），氣體流入被測件（被測件內(nèi)的壓力小于環(huán)境壓力）；

 正壓法（通常稱為“由內(nèi)向外漏氣法”），流體從被測件的內(nèi)部向外流出（被測件內(nèi)部的壓力大于環(huán)境壓力）。

如果可能，應(yīng)按照被測件上一次使用時的配置進行檢測。對于用于真空應(yīng)用的部件，應(yīng)當采用真空法檢測；對于內(nèi)部為正壓的部件，則應(yīng)采用正壓法檢測。在測量漏率時，可通過以下兩種方法記錄測量值：

 單個漏點的漏率（局部測量）：圖4中的示意圖 b 和 d，并進行記錄；

 被測件中所有漏點的總漏率（整體測量）：圖4中的示意圖 a 和 c。 

▲ 圖4 檢漏方法和術(shù)語：a-整體檢漏；被測件內(nèi)部為真空；b-局部檢漏；被測件內(nèi)部為真空；c-整體檢漏（封殼內(nèi)部富集示蹤氣體）；被測件內(nèi)部充注示蹤氣體至正壓；d-局部檢漏；被測件內(nèi)部充注示蹤氣體至正壓

根據(jù)驗收規(guī)格，裝置無法耐受的漏率稱為拒收漏率。該值的計算基于以下條件：被測件在計劃的使用期限內(nèi)不會因泄漏引起的故障而失效，并能保證一定程度的確定性。通常該值并不是在被測件的正常工作條件下測定的，而是在試驗條件下使用示蹤氣體（主要是氦氣）測得的流量。因此，必須根據(jù)實際應(yīng)用情況中被測件內(nèi)部和外部的壓力以及所處理的氣體（或液體）類型，對該值進行換算。

如果被測件內(nèi)部為真空（p < 1 mbar），外部為大氣壓力，并使用氦氣作為測試氣體，則稱之為標準氦氣條件。當高真空系統(tǒng)連接至檢漏儀并被噴了氦氣（噴槍法），對該系統(tǒng)進行氦檢漏時，系統(tǒng)就處于標準氦氣條件之下。如果被測件完全由檢漏儀抽真空，則會說檢漏儀正在順流模式下工作。如果被測件本身是一個自帶真空泵的完整真空系統(tǒng)，并且檢漏儀與系統(tǒng)的泵并行運行，則稱之為分流模式。當使用與檢漏儀并行運行的單獨輔助泵時，也可以稱之為全流模式。

當使用正壓法時，有時直接測量漏率會不可行或不可能，這種情況下可以將被測件放入一個封殼中來測量漏氣率?？赏ㄟ^將封殼連接到檢漏儀或者通過讓測試氣體在封殼內(nèi)積聚（提高濃度）來進行測量?！氨硥簻y試”是一種特殊的累積測試。在正壓技術(shù)的另一種變型，所謂的吸槍法中，由一種特殊裝置收集（抽氣）漏點逸出的（測試）氣體，并將其送入檢漏儀。可使用氦氣、制冷劑或 SF₆ 作為測試氣體執(zhí)行此程序。