Czy istnieją instalacje całkowicie szczelne?

Nieszczelnością nazywamy szczelinę, kanał lub obszar porowaty w materiale, przez którą może przepływać gaz na skutek różnicy ciśnień w trakcie badania. Współczesne metody badania szczelności są niezwykle precyzyjne, dlatego można stwierdzić, że nie ma instalacji całkowicie szczelnych. Zastosowanie gazu o drobnych cząsteczkach takiego jak hel pozwala wykrywać także bardzo drobne szczeliny, które nie zaburzają działania całych układów i urządzeń.

Zatem wykrycie drobnych nieszczelności nie oznacza automatycznie, że instalacja jest niezdatna do użytku. Dopiero poprawnie przeprowadzone badanie i właściwa interpretacja wyników może to stwierdzić.

Badania szczelności mają znaczenie dla właściwego funkcjonowania różnych instalacji. Najczęściej stosuje się w hydraulice i pneumatyce, odlewnictwie (pokrywy i odlewy obudowy chłodnic, pieców, kadłubów silników), klimatyzacji (mieszki, zawory). Badanie szczelności elementów należy przeprowadzać przed złożeniem całej instalacji, aby wyeliminować konieczność rozkładania jej z powrotem. Używa się do tego celu spektrometru gazowego, w którym gazem znakującym może być wodór, chlor lub hel.

Czułość wykrywacza helowego

Obecnie najczęściej w badaniach szczelności używany jest hel jako gaz niepalny, nietoksyczny i obojętny dla środowiska naturalnego. Ma on jeszcze jedną ważną właściwość chemiczną, szczególnie istotną w tego typu działaniach. Badanie szczelności za pomocą helu pozwala na wykrycie bardzo małych nieszczelności. Dzieje się tak dlatego, że hel ma małą masę cząsteczkową. Dla porównania masa cząsteczkowa helu to około 4 g/mol, a powietrza – ponad 28 g/mol. Istnieją oczywiście pierwiastki o jeszcze mniejszej masie niż hel, jednak pozostałe ich cechy fizyko-chemiczne nie pozwalają na zastosowanie ich w badaniu lub stosuje się je rzadziej (na przykład wodór). Badanie helem pozwala wykryć nie tylko nieszczelności w postaci szczeliny, kanalika lub obszaru porowatego. Obserwuje się również zjawisko przenikania, kiedy cząsteczki helu „przechodzą” dość równomiernie przez materiał nieuszkodzony. Przykładem może być kwarc i niektóre szkła, które są przenikalne dla helu. Inny przykład to tlen, który przenika przez srebro. Nie oznacza to, że materiały są nieszczelne, ale że ich budowa chemiczna pozwala na przepuszczanie drobnych cząstek helu. Zdolność do przenikania wiąże się z innym zjawiskiem, związanym z badaniami przy pomocy wykrywaczy helowych. Jest to zjawisko „pamięci helowej”, kiedy następuje adsorpcja helu przez elementy urządzenia. Przy niewłaściwym użytkowaniu i konserwacji, z biegiem czasu hel może się kumulować, przez co wyniki badań są niedokładne, a wykrywacz przestaje się nadawać do użytku.

Badanie szczelności pozwala nie tylko znaleźć nieszczelności, ale także określić ich lokalizację, jak i rozmiar. Wykrycie ich wcale nie oznacza, że sprzęt jest wadliwy. Dopiero właściwa interpretacja wyników informuje, czy nieszczelność może być niebezpieczna dla układu, czy mieści się w normie. Należy jednak pamiętać, że normy dla poszczególnych układów są inne.