Phương pháp đo rò rỉ chân không cho lò xử lý nhiệt chân không

Tại sao cần đo rò rỉ chân không cho lò xử lý nhiệt?

Lò xử lý nhiệt chân không (Vacuum Heat Treatment Furnace) yêu cầu độ kín tuyệt đối để đảm bảo:

• Chất lượng xử lý nhiệt (tôi, ram, thấm cacbon, thấm nitơ…)

• Độ ổn định nhiệt độ và môi trường khí

• Tuổi thọ điện trở gia nhiệt, cảm biến và bơm chân không

• Tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành
   

  Chỉ cần rò rỉ rất nhỏ cũng có thể làm:

• Áp suất không đạt yêu cầu

• Oxy và hơi ẩm xâm nhập → oxy hóa bề mặt chi tiết

• 👉 Vì vậy, đo rò rỉ chân không định kỳ là yêu cầu bắt buộc đối với lò xử lý nhiệt chân không công nghiệp.

• Chu kỳ xử lý kéo dài, sản phẩm lỗi

Rò rỉ chân không là gì?

Rò rỉ chân không là hiện tượng khí từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào hệ thống chân không thông qua:

• Mối hàn

• Mặt bích, gioăng O-ring

• Van, ống dẫn, feedthrough điện

• Vết nứt vi mô trong buồng lò

Độ rò rỉ thường được đo bằng đơn vị mbar·L/s hoặc Pa·m³/s.

Các phương pháp đo rò rỉ chân không cho lò xử lý nhiệt

1. Phương pháp đo rò rỉ bằng khí Helium (Helium Leak Test)

Nguyên lý

• Sử dụng khí Helium làm khí dò

• Máy dò rò rỉ sẽ phát hiện Helium lọt vào buồng chân không

• Helium được chọn vì:

  • Phân tử nhỏ

  • Trơ hóa học

  • Hàm lượng tự nhiên trong không khí rất thấp

Cách thực hiện

• Hút chân không lò đến áp suất làm việc

• Kết nối máy dò rò rỉ Helium với hệ thống

• Phun Helium lên các vị trí nghi ngờ rò rỉ

• Máy sẽ hiển thị lưu lượng rò rỉ chính xác

Ưu điểm

• Độ chính xác rất cao (tới 10⁻⁹ mbar·L/s)

• Xác định chính xác vị trí rò rỉ

• Phù hợp cho lò xử lý nhiệt yêu cầu chân không cao

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư cao

• Yêu cầu kỹ thuật vận hành

👉 Đây là phương pháp tiêu chuẩn và được khuyến nghị nhất cho lò xử lý nhiệt chân không.

2. Phương pháp tăng áp suất (Pressure Rise Test)

Nguyên lý

• Sau khi đạt chân không, đóng van cách ly

• Theo dõi tốc độ tăng áp suất theo thời gian

• Áp suất tăng càng nhanh → rò rỉ hoặc thoát khí càng lớn

Ưu điểm

• Dễ thực hiện

• Không cần thiết bị phức tạp

Nhược điểm

• Không xác định được vị trí rò rỉ

• Dễ nhầm lẫn với hiện tượng outgassing (thoát khí từ vật liệu)

👉 Thường dùng để đánh giá tổng quát độ kín của lò.

3. Phương pháp phun dung môi / cồn (Spray Test)

Nguyên lý

• Phun cồn, acetone hoặc dung môi dễ bay hơi lên bề mặt ngoài

• Quan sát sự thay đổi áp suất trong buồng lò

Ưu điểm

• Chi phí thấp

• Phù hợp kiểm tra sơ bộ

Nhược điểm

• Độ chính xác thấp

• Không dùng cho lò yêu cầu chân không cao

• Nguy cơ cháy nổ nếu không kiểm soát

4. Phương pháp bọt xà phòng (Bubble Test – hạn chế dùng)

• Chỉ áp dụng khi bên trong lò có áp suất dương

• Không phù hợp cho lò xử lý nhiệt chân không công nghiệp

• Chỉ dùng để kiểm tra đường ống khí phụ trợ

Tiêu chuẩn đo rò rỉ chân không áp dụng cho lò xử lý nhiệt

Một số tiêu chuẩn quốc tế thường được tham khảo:

• ISO 20485 – Phương pháp đo rò rỉ bằng Helium

• ASTM E499 – Kiểm tra rò rỉ bằng máy phân tích khối

Các tiêu chuẩn này giúp:

• Chuẩn hóa quy trình đo

• Đảm bảo độ tin cậy kết quả

• Phục vụ nghiệm thu và bảo trì định kỳ

Mức rò rỉ cho phép đối với lò xử lý nhiệt chân không

Tùy theo công nghệ xử lý, mức rò rỉ cho phép thường là:

• Lò xử lý nhiệt thông thường: ≤ 1×10⁻⁵ mbar·L/s

• Lò chân không cao: ≤ 1×10⁻⁶ mbar·L/s

• Lò yêu cầu độ sạch cao: ≤ 1×10⁻⁷ mbar·L/s

Thiết bị đo rò rỉ chân không phổ biến

Một số hãng máy dò rò rỉ uy tín:

• Edwards

• Pfeiffer Vacuum

• Leybold

Các thiết bị này cho phép:

• Đo chính xác

• Lưu dữ liệu

• Tích hợp bảo trì hệ thống lò

Kết luận

Đo rò rỉ chân không là bước không thể thiếu trong vận hành và bảo dưỡng lò xử lý nhiệt chân không. Trong các phương pháp hiện nay, đo rò rỉ bằng Helium là giải pháp tối ưu nhất nhờ độ chính xác cao và khả năng xác định vị trí rò rỉ rõ ràng.

Việc kiểm tra rò rỉ định kỳ giúp:

• Duy trì chất lượng xử lý nhiệt

• Kéo dài tuổi thọ thiết bị

• Giảm chi phí vận hành và sửa chữa