当确定真空系统的配置时,设备能够达到的极限压力取决于从系统外部到系统内部的总泄漏率Qo和由虚拟泄漏形成的总“泄漏”率∑Q1以及泵送系统的有效泵送速度的总和。
真空技术中的泄漏孔指的是小孔、缺陷或间隙,以及可渗透元件或气体泄漏装置,当密闭容器内外的气体压力或浓度不同时,这些元件或气体泄漏装置允许气体从容器壁的一侧泄漏到另一侧。由于泄漏孔尺寸小、形状复杂,不能用几何尺寸来表示,因此其尺寸一般用等效电导或泄漏率(称为“泄漏率”)来表示,单位为pa·l/s。
焊缝是真空制造过程中最容易出现漏孔的区域之一。
常见的焊缝外观缺陷和其他缺陷,如未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹和内应力等,是超高真空系统中漏孔或虚漏源的隐患。为了最大限度地减少焊接缺陷并便于检查,超高真空要求焊接零件尽可能将焊缝放置在真空侧,大气侧焊缝仅用作断续强化焊缝,而最大数量的焊缝可在制造阶段单独测试,并在最终组装前进行校正。由于一些零件的横截面尺寸较小,内壁的焊接受到限制,一些零件只能使用大气侧焊缝。焊缝应一次焊接,以避免两次焊接造成的有害空间。因此,有必要保证单面焊和双面成形的良好效果。
此外,应该指出的是,由于压力差、振动、热循环和其他原因在接头中产生的应力和应变可能导致包含缺陷的焊缝中出现裂纹,从而对焊缝造成损坏,或者焊缝在使用过程中可能被腐蚀,这可能形成泄漏点。
因此,所采用的焊接方法必须能够使焊缝的泄漏率满足这些条件下的技术要求。
目前,不锈钢广泛用于超高真空容器。应该说不锈钢的可焊性和可焊性都很好。为什么要提出超高真空容器对焊缝的要求?原因是超高真空容器要求很低的泄漏率,这也对焊缝的密封性能提出了严格的要求。微小泄漏难以检测、修复和消除。实践证明,非超高真空容器常用的压力检漏方法不能满足超高真空容器的漏率要求,即在压力检测找不到漏点的情况下,氦质谱检漏仍可能发现漏孔,不能满足漏率要求。因此,对于超高真空容器,必须使用高灵敏度氦质谱进行泄漏检测。
为了保证焊缝满足超高真空容器泄漏率的要求,不锈钢焊接过程中应注意两个主要问题:
一是防止产生热裂纹。其机理是在焊缝的一次结晶过程中,低熔点共晶在焊缝中心线聚集,并在热应力作用下形成。同时,应防止碳化物的形成导致脆性和硬组织中的裂纹。
二是尽可能减少焊接缺陷的发生。