La norma ASTM E498/E498M-11, Práctica estándar para la detección de fugas mediante espectrómetro de masas o analizador de gases residuales en modo de sonda trazadora, desarrollada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM), describe los procedimientos para probar y localizar fuentes de fugas de gas de 1 × 10⁻⁸ Pa m³ / s o superiores. Estas pruebas pueden realizarse en cualquier objeto que pueda ser evacuado y al que se le pueda aplicar helio u otro gas trazador.
En esta norma se describen tres métodos de prueba:
Para los efectos de esta norma, se aplican los términos y definiciones de la norma “ASTM E1316-16 Terminología estándar para pruebas no destructivas”.
Los métodos de ensayo descritos en esta norma requieren un detector de fugas de helio capaz de detectar una fuga de 1 × 10−9 Pa m³ / s.
El método de prueba A se utiliza para realizar pruebas de fugas de helio en objetos que pueden descargarse a una presión de prueba razonable en un tiempo aceptable mediante bombas de detector de fugas. Para ello, el objeto debe estar limpio y seco. Además, para manejar volúmenes mayores o dispositivos relativamente sucios, se pueden utilizar con el detector de fugas del espectrómetro de masas bombas de vacío auxiliares con capacidades mayores que las del detector de fugas del espectrómetro de masas. En estas condiciones, la sensibilidad de la prueba de fugas disminuye.
El método de prueba B se utiliza en equipos de prueba de fugas que pueden proporcionar su propio vacío (es decir, equipos con un sistema de bombeo incorporado) al menos a un nivel de varios cientos de pascales o menos.
Si el método de prueba C puede generar presiones internas inferiores a 2 × 10⁻² Pa en presencia de fugas , estas pueden detectarse y evaluarse mediante un analizador de gases residuales o un tubo espectrómetro y controles de un detector de fugas de espectrometría de masas convencional. En este caso, es fundamental que la fuga se encuentre dentro del rango de sensibilidad del espectrómetro del analizador de gases residuales o del detector de fugas de espectrometría de masas, bajo las condiciones existentes en el sistema de vacío.
El método de prueba A es el método más comúnmente utilizado para probar fugas en componentes que pueden descargarse estructuralmente a presiones de 0,1 Pa. Las pruebas de componentes pequeños pueden relacionarse con fugas calibradas y la tasa de fuga real medida, o la aceptación puede basarse en la fuga máxima permitida. Para la mayoría de las necesidades de producción, la aceptación se basa en la aceptación de piezas que tienen fugas menores a las establecidas en un estándar establecido, lo que garantizará un rendimiento seguro durante la vida útil esperada del componente. Se debe tener cuidado para garantizar que los sistemas grandes estén calibrados con una fuga de referencia en una ubicación representativa en el volumen de prueba. Las tasas de fuga se determinan calculando la ganancia o pérdida neta de una fuga en la pieza de prueba que causaría una falla durante la vida útil esperada del dispositivo.
El método de prueba B se utiliza para probar sistemas de vacío como un paso en la prueba final de un nuevo sistema o como una práctica de mantenimiento en equipos utilizados para producción, pruebas ambientales o acondicionamiento de piezas. Dado que el volumen tiende a ser grande, se debe verificar la sensibilidad del sistema y el tiempo de respuesta. Dividiendo el volumen del sistema en litros por la velocidad de la bomba de vacío en L/s se obtiene el tiempo de respuesta para alcanzar el 63 por ciento de la señal total. Los tiempos de respuesta superiores a unos pocos segundos dificultan la detección de fugas.
El método de prueba C sólo debe utilizarse cuando no haya un método adecuado para conectar el detector de fugas a la salida de la bomba de alto vacío. Si se utiliza un detector de fugas de helio y la bomba de alto vacío es una bomba de iones o una bomba criogénica, la prueba de fugas se realiza mejor durante el ciclo de desbaste, ya que estas bombas dejan una tasa relativamente alta de helio en la cámara de alto vacío. Esto ocultará todas las fugas excepto las más grandes y el gas traza saturará rápidamente las bombas.
Las fugas en serie con un volumen sin bombear entre ellas representan un problema difícil, incluso imposible, en las pruebas de fugas de helio. Si bien la presencia de gases traza permite que el helio entre con relativa facilidad por la primera fuga, debido a que la diferencia de presión del helio a través de la primera fuga es de aproximadamente una atmósfera, pueden transcurrir horas hasta que se acumule una presión parcial de helio en el volumen entre las dos fugas y, por lo tanto, hasta que entre suficiente helio en el sistema de vacío para ser detectable por un detector de fugas de espectrometría de masas. Dichas fugas ocurren frecuentemente bajo las siguientes condiciones:
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