Teknik Baru Mengidentifikasi dan Mengukur Kebocoran Sistem Vakum

Bayangkan dengan hati-hati membangun sistem vakum yang seharusnya tersegel sempurna, namun terus-menerus gagal mencapai tingkat vakum yang diinginkan. Seperti kapal selam yang dirancang dengan cermat yang bocor pada saat-saat kritis, skenario yang membuat frustrasi ini sering kali bermuara pada satu penyebab: kebocoran gas.

Dalam aplikasi industri dan ilmiah—mulai dari sistem vakum itu sendiri hingga komponen otomotif dan pendingin—integritas kedap udara adalah yang terpenting. Insinyur berpengalaman memahami bahwa pernyataan sederhana seperti "tidak ada kebocoran yang terdeteksi" atau "tingkat kebocoran nol" tidak cukup sebagai kriteria penerimaan. Spesifikasi yang tepat harus dengan jelas mendefinisikan tingkat kebocoran yang diizinkan dalam kondisi tertentu, dengan tingkat yang dapat diterima bervariasi menurut aplikasi.

Apa Sebenarnya Kebocoran Itu?

Kebocoran mewakili pelanggaran pada penghalang material, yang memungkinkan berlalunya padatan, cairan, atau gas yang tidak diinginkan.

Kebocoran terwujud dalam berbagai bentuk tergantung pada bahan dan jenis sambungan. Memahami kategori ini membantu pemecahan masalah:

Tujuh Jenis Kebocoran Umum

• Kebocoran Sambungan yang Dapat Dilepas: Terjadi pada flensa, permukaan kawin tanah, atau penutup di mana segel (gasket, O-ring) gagal karena pemasangan yang tidak tepat, degradasi material, atau kerusakan permukaan.
• Kebocoran Sambungan Permanen: Ditemukan pada lasan, sambungan yang dipatri, atau ikatan perekat yang dikompromikan oleh fabrikasi yang buruk atau penuaan.
• Kebocoran Porositas: Umum terjadi pada bahan polikristalin dan pengecoran setelah tekanan mekanis (pembengkokan) atau perlakuan panas, di mana rongga mikroskopis saling berhubungan.
• Kebocoran Termal: Muncul di bawah suhu ekstrem karena tegangan ekspansi termal diferensial pada sambungan yang dipatri, memperlebar celah.
• Kebocoran Virtual (Tampak): Bukan pelanggaran fisik tetapi gas yang terperangkap dalam rongga/lubang buta atau cairan yang menguap yang secara bertahap melepaskan diri, meniru kebocoran sebenarnya.
• Kebocoran Tidak Langsung: Hasil dari saluran utilitas yang dikompromikan (air, udara terkompresi) yang memperkenalkan zat asing ke dalam sistem vakum.
• Kebocoran Air Terjun: Beberapa kebocoran yang saling berhubungan, seperti segel oli yang gagal pada reservoir pompa baling-baling putar, yang memungkinkan masuknya oli.

Selain itu, permeasi —difusi gas melalui bahan seperti selang karet—secara teknis bukan kebocoran tetapi memengaruhi kinerja vakum.

Mengkuantifikasi Kebocoran: Standar Laju Kebocoran

Penyegelan hermetis absolut tidak praktis dan tidak perlu. Faktor kritisnya adalah mempertahankan laju kebocoran yang cukup rendah untuk mempertahankan persyaratan tekanan operasional. Hubungan ini dikuantifikasi sebagai:

Laju kebocoran (q _L ) = 1 mbar·l/s berarti: Dalam bejana tertutup 1 liter, tekanan naik/turun sebesar 1 mbar per detik.

Untuk sistem vakum tinggi, tolok ukur praktis adalah:

• q _L (udara) < 10 ^-6 mbar·l/s → "Sangat ketat"
• q _L (udara) < 10 ^-5 mbar·l/s → "Cukup ketat"
• q _L (udara) > 10 ^-4 mbar·l/s → "Bocor"

Deteksi Kebocoran: Lokasi vs. Pengukuran

Pengujian kebocoran melayani dua tujuan utama:

1. Menemukan kebocoran di dalam sistem
2. Mengukur laju kebocoran dengan tepat

Metode berbeda berdasarkan kondisi tekanan:

• Metode Vakum: Mendeteksi aliran masuk (tekanan eksternal > vakum internal)
• Metode Tekanan: Mengidentifikasi aliran keluar (interior bertekanan)

Laju difusi helium yang tinggi membuatnya ideal untuk deteksi kebocoran yang sensitif, dengan detektor modern yang mampu mengidentifikasi kebocoran sekecil 1 Å (10 ^-10 m) berdiameter.

Ketika sistem vakum berkinerja buruk, ada dua kemungkinan penyebab: kebocoran sebenarnya atau pelepasan gas dari permukaan. Spektrometri massa atau uji kenaikan tekanan berwaktu membantu membedakan di antara keduanya, dengan detektor kebocoran helium menawarkan lokalisasi yang cepat.