低溫絕熱壓力容器的定期檢驗(yàn)

■文/吳翠蓮

低溫絕熱壓力容器的定期檢驗(yàn)

■文/吳翠蓮

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，低溫絕熱容器使用范圍日益擴(kuò)大，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、電力、機(jī)械、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸?shù)雀餍行袠I(yè)。

低溫絕熱容器的結(jié)構(gòu)不同于普通壓力容器，其結(jié)構(gòu)采用獨(dú)特的真空夾套式結(jié)構(gòu)，即根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求在密閉金屬內(nèi)膽與外殼體間采用不同的絕熱方式（真空粉末材料絕熱、纖維材料絕熱、多層絕熱等）,使夾層達(dá)到一定的真空度。該類容器在結(jié)構(gòu)及用途方面的特殊性,決定了該類產(chǎn)品屬技術(shù)密集型產(chǎn)品.其制造及生產(chǎn)過(guò)程涉及到低溫材料、低溫焊接、低溫吸附等低溫技術(shù)及壓力容器技術(shù)、真空技術(shù)、檢漏技術(shù)等多方面綜合技術(shù)，因此，其相應(yīng)的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要求亦與普通壓力容器存在一定的差別。

由于其結(jié)構(gòu)為全封閉真空夾層容器，介質(zhì)為低溫液體，內(nèi)膽無(wú)法直接檢驗(yàn)，給檢驗(yàn)工作增加了難度。同時(shí)相應(yīng)的檢驗(yàn)規(guī)范、規(guī)程不明確，實(shí)際檢驗(yàn)的操作性不強(qiáng)，也給定期檢驗(yàn)工作帶來(lái)了一定的難度。為了保證檢驗(yàn)的可靠性，需對(duì)低溫容器運(yùn)行中影響安全的因素進(jìn)行系統(tǒng)的分析，了解低溫容器的內(nèi)在規(guī)律，從而確定重要環(huán)節(jié)及關(guān)鍵因素檢驗(yàn)的內(nèi)容、方法。本人結(jié)合幾年來(lái)對(duì)低溫壓力容器的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)相應(yīng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，總結(jié)出低溫壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題以及檢驗(yàn)過(guò)程中的一些具體要求，歸納如下：

低溫容器常出現(xiàn)的問(wèn)題分析

1、真空度的喪失。

根據(jù)真空類型的不同分真空粉末型和高真空多層絕熱型。影響真空度喪失的原因有很多，其中包括：

一是夾層中絕熱材料（粉末珠光砂、絕熱鋁箔、吸附材料等）的影響，由于絕熱材料的物理性能和物理形狀不同，其導(dǎo)熱率也有所不同。另外，同樣的絕熱材料，當(dāng)處于不同的真空度時(shí)，其導(dǎo)熱性能也不相同，基本規(guī)律是隨著真空度的降低，導(dǎo)熱率上升。

二是真空夾層氣體的影響。隨著真空度的降低，真空夾層內(nèi)氣體的含量增加，導(dǎo)熱上升。

三是夾層內(nèi)各種材料放氣現(xiàn)象的影響，也就是我們所說(shuō)的真空夾層漏放氣速率。隨著時(shí)間的推移，材料的放氣不可避免，進(jìn)而導(dǎo)致真空度的降低。

四是溫度的影響。在穩(wěn)定傳熱的情況下，夾層珠光砂等絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度降低而降低。

圖1、圖2就是在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生缺陷的原因就是夾套缺陷部位對(duì)應(yīng)的絕熱材料性能喪失致使夾套凍裂的現(xiàn)象。

圖1

圖2

2、安全附件的失效。

造成安全附件失效的原因有：超出安全閥校驗(yàn)周期，罐體內(nèi)部壓力過(guò)高，真空度超出安全范圍。安全附件連接部位有泄漏，一些安全附件的質(zhì)量問(wèn)題，例如在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大部的容器真空規(guī)管因質(zhì)量問(wèn)題失效，無(wú)法測(cè)量真空。

3、外部管路、閥門的泄漏、結(jié)冰。

從近幾年低溫容器定期檢驗(yàn)的情況看，外部連接管道存在的問(wèn)題較多，主要問(wèn)題是外接管道焊縫泄漏及接管凍裂的現(xiàn)象。造成泄漏的原因，從安裝上來(lái)說(shuō)，低溫壓力容器的外接管道都是現(xiàn)場(chǎng)安裝操作，現(xiàn)場(chǎng)焊接條件是否滿足施焊要求，以及安裝單位及操作人員素質(zhì)水平參差不齊，焊接材料、管道材料的真實(shí)性，都存在一些安全隱患。從使用工藝上來(lái)說(shuō)，主要原因是連接的密封性能不好，或者是由于反復(fù)充裝，接管與殼體的連接處存在溫差變化，導(dǎo)致接管與殼體的連接部位以及閥門密封面產(chǎn)生交變應(yīng)力而造成的泄漏。

針對(duì)問(wèn)題制定檢驗(yàn)方案

1、技術(shù)資料審查。

包括設(shè)備出廠資料是否齊全、管理制度是否健全，運(yùn)行記錄以及以往的檢驗(yàn)報(bào)告是否完整。該階段尤其要注意上次檢驗(yàn)報(bào)告中是否存在問(wèn)題記載，以便調(diào)整此次檢驗(yàn)的工作重點(diǎn)。同時(shí)，低溫絕熱壓力容器的運(yùn)行記錄是非常值得注意的，它能夠從某些方面反應(yīng)出容器的絕熱性能。

2、外部檢驗(yàn)。

除普通壓力容器的常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目外，應(yīng)重點(diǎn)檢查容器保溫層和隔熱層、外殼有無(wú)機(jī)構(gòu)損傷、結(jié)霜或冒汗、真空度有無(wú)下降，真空閥在正常工作狀態(tài)下是否有效保護(hù)、設(shè)備基礎(chǔ)有無(wú)下沉、傾斜、開裂等，此外注意容器的地腳螺栓是否牢固、堅(jiān)實(shí)，受到自然災(zāi)害情況下不至于傾斜、倒塌，引發(fā)更大的災(zāi)害。檢查閥門是否完好，管路在使用過(guò)程中是否有損壞和彎曲。罐體有無(wú)接地裝置，檢查其是否符合要求。檢查外殼外表面的腐蝕情況，對(duì)于腐蝕嚴(yán)重之部位必須用超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行厚度測(cè)定。

3、安全附件檢驗(yàn)。

低溫液體儲(chǔ)存容器的主要安全附件包括安全閥、爆破片、壓力表、液面計(jì)、溫度計(jì)、緊急切斷閥等，安全閥、爆破片應(yīng)定期按期進(jìn)行更換。

4、耐壓試驗(yàn)。

強(qiáng)度試驗(yàn)是衡量低溫絕熱壓力容器內(nèi)膽質(zhì)量的重要依據(jù)。《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》要求，每?jī)纱稳鏅z驗(yàn)周期內(nèi)應(yīng)當(dāng)對(duì)壓力容器進(jìn)行一次耐壓試驗(yàn)，而《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》則要求使用單位或者檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)壓力容器的安全狀況有懷疑時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。因此，是否做強(qiáng)度試驗(yàn)，檢驗(yàn)員要針對(duì)具體檢測(cè)情況而決定。考慮到低溫絕熱壓力容器結(jié)構(gòu)的特殊性及其在運(yùn)行條件下不允許殘留試驗(yàn)液體的實(shí)際情況，強(qiáng)度試驗(yàn)可采用氣壓試驗(yàn)，壓力系數(shù)取1.10。由于低溫絕熱容器采用夾套式結(jié)構(gòu)，所以氣壓試驗(yàn)所規(guī)定的合格條件基本無(wú)從考證，因此，在試驗(yàn)過(guò)程中必須控制試驗(yàn)壓力的變化情況，從保壓情況來(lái)判斷其內(nèi)膽氣壓試驗(yàn)是否合格。

5、氣密性試驗(yàn)。

低溫絕熱容器除了具有特殊的結(jié)構(gòu)形式外，還具有較一般壓力容器復(fù)雜的管路系統(tǒng)。因此氣密性試驗(yàn)比較重要。對(duì)于圖紙上有氣密要求的必須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)的檢測(cè)。對(duì)于液氮、液氬等惰性介質(zhì)可直接用介質(zhì)進(jìn)行，其它的則必須根據(jù)檢驗(yàn)規(guī)程中要求的介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。

6、夾套真空度檢測(cè)。

夾套真空度是衡量低溫絕熱壓力容器真空絕熱性能和使用壽命的重要技術(shù)指標(biāo)。因此對(duì)低溫容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，必須對(duì)真空度進(jìn)行檢驗(yàn)。在進(jìn)行低溫絕熱壓力容器夾層真空度測(cè)量時(shí)，尤其是對(duì)于盛裝易燃、危險(xiǎn)性較強(qiáng)的低溫液體的低溫容器，在測(cè)量時(shí)一定要注意嚴(yán)格按要求操作，以免破壞真空規(guī)管，導(dǎo)致夾層真空度的喪失，甚至導(dǎo)致泄漏等事故的發(fā)生。

夾層上裝有真空測(cè)試裝置的低溫液體（絕熱）壓力容器，應(yīng)測(cè)試夾層的真空度。未裝低溫介質(zhì)的情況下，真空粉末絕熱夾層真空度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?5Pa，多層絕熱夾層真空度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0Pa；裝有低溫介質(zhì)的情況下，真空粉末絕熱層真空度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0Pa,多層絕熱夾層真空度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?.2Pa。夾套內(nèi)部真空度檢驗(yàn)：將真空表接到位于貯罐下部的真空管上，連接好后，打開貯罐真空閥，此時(shí)真空表的讀數(shù)應(yīng)小于10Pa，否則需重新抽真空，以提高夾套層的絕熱性能。

7、用測(cè)定靜態(tài)日蒸發(fā)率的方法。

如果低溫容器沒(méi)有預(yù)留真空接口或規(guī)管接口已損壞，無(wú)法用真空計(jì)測(cè)量夾套真空度，考慮用測(cè)定靜態(tài)日蒸發(fā)率的方法判定該容器真空度的保持狀況。實(shí)測(cè)日蒸發(fā)率指標(biāo)小于2倍額定日蒸發(fā)率指標(biāo)為合格。

目前用于測(cè)量低溫壓力容器蒸發(fā)率的方法主要有兩種：測(cè)重法和蒸汽流量測(cè)量法。自耗量測(cè)定：根據(jù)有關(guān)技術(shù)要求，貯罐的日蒸發(fā)率應(yīng)小于5%。否則就表明夾套層的保溫性能下降或罐體有泄漏。具體檢測(cè)方法如下：內(nèi)膽加入50%以上低溫液體，打開放氣閥，除壓力表、液位計(jì)閥開啟外，其他閥門關(guān)閉，保持熱平衡48小時(shí)，然后在放氣閥管口上用流量計(jì)測(cè)得穩(wěn)定的氣體流量。

8、增加對(duì)外部管道連接部位及接管的檢測(cè)。

雖然壓力容器的定期工作只針對(duì)壓力容器本體部位，但考慮到低溫壓力容器外接管道的重要性，所以本方案增加了對(duì)外部管道連接部位的檢測(cè)。主要檢查項(xiàng)目為宏觀檢查、接管壁厚測(cè)定、滲透檢測(cè)以及氣密性試驗(yàn)，檢測(cè)的目的是防止焊縫連接處及接管在使用過(guò)程中產(chǎn)生新的缺陷，接管的局部減薄，以及法蘭密封面和閥門密封面的完好情況。

當(dāng)前低溫絕熱壓力容器的使用范圍越來(lái)越大，發(fā)展越來(lái)越快。低溫絕熱壓力容器的定期檢驗(yàn)，其特殊性主要體現(xiàn)在內(nèi)膽的不可見性及真空夾套絕熱性能的特殊要求，運(yùn)行中存在一定的危險(xiǎn)性。因此低溫壓力容器的定期檢驗(yàn)尤為重要。作為我們檢驗(yàn)工作者來(lái)說(shuō)，檢驗(yàn)時(shí)一定要嚴(yán)格執(zhí)行低溫容器檢驗(yàn)工藝要求，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)檢驗(yàn)項(xiàng)目和運(yùn)行情況進(jìn)行綜合分析研究，確保低溫絕熱壓力容器的安全運(yùn)行。

（作者單位：江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院泰州分院）