丁衛(wèi)東，周 卉，鐘云林，俞建龍

(寶鋼氣體 上海基量標準氣體有限公司，上海 201700)

一種氦氣充裝方法的改進與研究

丁衛(wèi)東，周 卉，鐘云林，俞建龍

(寶鋼氣體 上海基量標準氣體有限公司，上海 201700)

工業(yè)氣體中，氦氣相比較其他氣體的附加值較大，在充裝過程中如何做好質(zhì)量和成本控制是關(guān)鍵。依據(jù)試驗操作，介紹了一種新的瓶裝氦氣充裝方法。

氦氣；鋼瓶充裝；質(zhì)量控制

1 前言

氦氣為無色、無味、無臭、常溫下為氣態(tài)的惰性氣體，臨界溫度最低，是自然界目前發(fā)現(xiàn)的最難液化的氣體。空氣中的氦氣含量約為5.2×10-6，理論上可以從空氣中分離抽取，但因其含量過于稀薄，分離成本很高，所以相對于其他工業(yè)氣體的成本高很多。

目前國內(nèi)大多數(shù)氣體公司瓶裝氦氣的充裝方法，無氣瓶抽真空置換，有氣瓶直接充裝。無氣瓶都是抽完真空分析好后才繼續(xù)充裝，但有氣瓶可能由于瓶內(nèi)的余氣不合格，會造成充裝成品的成批不合格，從而帶來質(zhì)量和成本的損失?，F(xiàn)介紹一種新的有氣瓶氦氣充裝方法，可以避免直接充裝帶來的風(fēng)險。

2 設(shè)備與工藝概述

以長管拖車氦氣為充裝原料，通過控制閥門和匯流排充入鋼瓶內(nèi)。

主要設(shè)備：氦氣長管拖車、充裝匯流排、2X型旋片真空泵、鋼瓶。

3 分析方法

采用氦離子化氣相色譜法測定氦氣中氖、氫、氧+氬、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

儀器：AGC-100氣相色譜儀(DID)、英格瑪水分儀(YGM-2210)。

載氣：超純氦(99.9999%)。

分析技術(shù)指標要求見表1。

分析譜圖見圖2。

表1 氦氣分析技術(shù)指標

圖1 氦氣充裝工藝流程圖

圖2 氦氣分析譜圖

4 試驗方法

4.1 原料氣分析與管路連接

首先需對原材料進行分析檢測。連接魚雷車轉(zhuǎn)換接頭(CGA1340轉(zhuǎn)G5/8)、減壓器、不銹鋼管路，高低壓進行管路置換、吹掃數(shù)次(吹掃次數(shù)取決于管路長短)后連接到氣相色譜儀(DID),再通過針閥調(diào)節(jié)氣體流量使之符合氣相色譜所需進樣流量，最后進樣分析。分析結(jié)果按GB/T 4844—2011技術(shù)要求進行判定，如首次分析不合格，可重新置換、吹掃管路，防止管路中存在死體積影響分析結(jié)果，最后按GB/T 4844—2011中技術(shù)指標(見表1)判定原料氣合格與否。

4.2 鋼瓶充裝

有氣瓶、無氣瓶進行區(qū)分，分開充裝。

方法一：將10瓶一組有氣瓶直接連接匯流排上，置換管路后直接充裝。充裝完畢后，將10瓶依次進行分析，并記錄數(shù)據(jù)，見表2。

方法二：將有氣瓶連接于充裝匯流排上，首先置換充裝匯流排管路2～3遍，再依次打開鋼瓶閥門，讓瓶內(nèi)余壓充分混勻。靜置2min后，將匯流排上首尾兩只鋼瓶卸下進行分析檢測，如都合格，則繼續(xù)充裝，如有任意一瓶不合格，則該匯流排上鋼瓶需放空后，重新置換、抽真空處理，直至合格后方可充裝。充裝完畢后，同樣將10瓶依次進行分析，并記錄數(shù)據(jù)，見表3。

表2 檢測數(shù)據(jù)

表3 檢測數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

從表2和表3中，我們可以清晰的看到，方法一使用有氣瓶直接充裝風(fēng)險比較大，且由于氣瓶內(nèi)余氣的雜質(zhì)含量不一樣，成品不合格率較高。為避免出現(xiàn)大批量的不合格，方法二明顯優(yōu)于方法一好多，且一致性較好。

氦氣在我國目前還屬于緊缺和稀有資源，如何做好質(zhì)量和成本管控要源于我們在生產(chǎn)過程中所積累的經(jīng)驗。隨著時代和行業(yè)的發(fā)展，技術(shù)也將不斷創(chuàng)新和改進。

[1] GB/T 4844—2011 純氦、高純氦和超純氦 [S].

[2] TSG R0006—2014 氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 [S].

[3] 李準，等. 一種氦氣供氣系統(tǒng)的改進與研究[C]//全國特種氣體第十七次年會論文集. 大連：《低溫與特氣》編輯部，2013.

The Improvement of Helium Gas Filling For Scientific Research

DING Weidong，ZHOU Hui, ZHONG Yunlin, YU Jianlong

(Shanghai Jiliang Standard Gas Co., Ltd., Shanghai 201700, China)

In the industrial gases, the added value of helium gas compared to other gas is bigger. How to do in the process of filling quality and cost control is the key. On the basis of test operation, this paper introduces a new bottled helium filling method.

helium; cylinder filling; quality control

2016-09-08

TQ117

A

1007-7804(2017)02-0025-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.02.006

丁衛(wèi)東(1986)，男，畢業(yè)于東華理工大學(xué)。一直從事氣體的配制與分析方面的工作。E-mail: dingweidong@baosteel.com。