在用低溫液體貯罐免更換真空規管測真空度

李成超，劉元勝，程和新

(泰安市特種設備檢驗研究院，山東 泰安 271000)

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在用低溫液體貯罐免更換真空規管測真空度

李成超，劉元勝，程和新

(泰安市特種設備檢驗研究院，山東 泰安 271000)

提出了低溫液體貯罐在真空規管損壞的情況下的兩種解決方案，并對在V6真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規管真空閥的方案進行現場實施，最后測量真空度在相關規程規定的范圍之內，結果表明：在真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規管真空閥的方案可行，解決了在用低溫液體貯罐由于真空規管損壞情況下更換規管需要的停產放空、焊接和抽真空等問題。

低溫液體貯罐；免更換；真空度；靜態蒸發率

0 引 言

低溫液體貯罐是指用于存儲液氧、液氬等低溫液化氣體的壓力容器，采用專有的真空夾套式結構，根據其設計要求不同在內容器與夾套間采用不同的絕熱方式使夾層達到一定的真空度。該類容器結構及所盛裝介質的特殊性決定了其產品屬技術密集型產品，其制造過程涉及到低溫技術、真空技術和檢漏技術，因此其檢驗檢測技術要求較高[1]。目前泰安市注冊登記在用低溫液體儲罐共計227臺，2006年前注冊登記低溫液體儲罐共計32臺，該32臺設備運行超過10a，部分設備真空度測試接口已損壞，對這類容器了解其內部真空度是否在安全范圍之內顯得十分必要。

1 基本情況

2016年4月我們對某氣體公司的低溫液氧儲罐進行定期檢驗，在對其檢驗過程中發現真空測試接口VR-1(見圖1)規管針腳腐蝕，經處理后測試真空度，真空測試計無法顯示數值，下達意見書并通知企業及時落實整改。該設備由常州西瑪低溫設備有限公司于2002年9月16日制造，于2003年9月20日投用，至今已連續使用超過10a，制造廠家確認真空測試接口損壞，由于更換規管需要停產放空、焊接和抽真空，該企業為醫院供氧，今年無停產計劃，我單位就此問題進行專業技術談論，并與制造單位溝通，確定了兩個檢驗方案。方案一在V6(見圖1)真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規管真空閥門；方案二利用濕式氣體流量計法測試靜態蒸發率。

圖1 測真空接口與真空隔離閥接口位置示意圖

真空度測試、日蒸發率測量是低溫容器特有的檢驗項目，《壓力容器定期檢驗規則》(TSG R7001—2013)第二十四條：真空絕熱壓力容器除進行外部宏觀檢驗外，還應當進行以下補充檢驗：

1.夾層上裝有真空測試裝置的，檢驗夾層的真空度；

2.夾層上未裝有真空測試裝置的，必要時進行壓力容器日蒸發率測量。

2 在V6真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規管真空閥

《壓力容器定期檢驗規則》(TSG R 7001—2013)第四十七條：固定式真空絕熱壓力容器，真空度及日蒸發率測量結果在下表范圍內，不影響定級；大于下表規定指標，但不超出其2倍時，可以定位3級或者4級；否則定位4級或者5級[2]。

表1 真空度及日蒸發率測量

將V6真空隔離閥關閉，打開下方法蘭，并安裝帶真空規管的真空閥門(型號ZK-30WA-1)，通過真空泵(型號V-I240SV)將真空閥門抽真空，測量真空閥門內真空度，直到真空度測量值在表1范圍內，最后打開真空隔離閥V6，測量內部真空度其數值為6.9 Pa。檢驗人員于7月底到該企業復查該方案效果，真空度值在合格范圍之內，且3個月內夾層真空度減低速率無明顯變化。該方案可操作性強，可以在容器不停機狀態下操作，且改裝費用可控，此次改裝成本控制在2000元以內。

圖2 底部加裝真空閥現場照片

3 利用濕式氣體流量計法測試靜態蒸發率

日蒸發率指標是衡量低溫絕熱容器絕熱性能又一重要參數；采用濕式氣體流量計單位時間內被檢件中液體蒸發后通過流量計的氣體流量，通過測出的氣體流量計算測試蒸發率和靜態蒸發率，試驗裝置原理圖見圖3。

實驗裝置、設備和儀器要求應符合GB/T 18443.1-2010中4.2的規定，且還應滿足以下要求：

1.當流量計的量程小于等于5 L/min時，精度需達到0.5%，當量程大于5 L/min時，精度需達到1.0%；

2.流量計的額定流量應與被檢件蒸發的氣體流量相適應；

3.應有環境溫度、環境壓力及流量計進口溫度和壓力測試裝置。

圖3 濕式氣體流量計法試驗裝置原理

一般采用液氮作為試驗介質，測量時深冷液體充滿率應為額定充滿率，充液結束后應至少靜置48 h，靜置期間應打開真空絕熱深冷設備的放空閥；當壓力表壓力接近為零時放空管路中接入流量計，流量計接入后除了放空閥打開外，其他被檢件的閥門均處于關閉狀態。蒸發氣體的流量穩定后，且應不大于1 h的時間間隔采集、記錄流量計示值、環境溫度、大氣壓力、流量計入口溫度和壓力，且記錄數據的時間應為24 h；計算被檢件靜態蒸發率，并應與此前24 h的靜態蒸發率對比，當靜態蒸發率的變化范圍小于5%時，則記錄的數據有效；當靜態蒸發率的變化范圍大于5%時，允許重新記錄數據一次，重新記錄時間應不少于24 h，且該數據為最終記錄數據[3]。

3.1 測試蒸發率

式中，α0為測試蒸發率，單位%/d；ψ為流量計的校正系數，標定時的給定值；ρg為標準大氣壓(101.325 kPa)、273.15 K下氣體密度，單位為kg/m3；ρ1為標準大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的密度，單位為kg/m3；V為被檢件的有效容積，單

位為m3；T為流量計入口日平均溫度，單位為K(開爾文)；P為流量計入口日平均壓力，單位為MPa；qv為蒸發氣體體積流量日平均值，單位為m3/d。

3.2 靜態蒸發率

式中，α20為靜態蒸發率，單位%/d；h為試驗環境壓力下飽和液體的汽化潛熱，單位為kJ/kg；hfg為標準大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的氣化潛熱，單位為kJ/kg；TS為標準大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的溫度，單位K；T1為試驗時日平均環境溫度溫度，單位K；T2為試驗時被檢件內日平均壓力對應的深冷液體飽和溫度，單位K；ρ1為標準大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的密度，單位為kg/m3。

4 結 論

對于長期不用己銹蝕的真空度測試保護接口，切勿自行處理，可以委托該容器生產廠家對其進行改造并重新抽真空。方案二的測量方法對儀器精度、場地環境等條件有較高的要求，操作程序也比較復雜，測量時間也較長(至少72h)，對于投用中的低溫容器操作起來非常不方便，可操作性不強，方案一通過在V6真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規管真空閥門的方法測量真空度，解決了在用低溫液體儲槽由于更換規管需要停產放空、焊接和抽真空等問題。

[1] 王勇.低溫絕熱容器定期檢驗幾個關鍵點的探討[C]//第四屆十三省區市機械工程學會科技論壇暨2008海南機械科技論壇論文集.海南:海南省機械工程學會,2008.

[2] TSG R 7001—2013 壓力容器定期檢驗規則[S].

[3] GB/T 18443—2010真空絕熱深冷設備性能試驗方法[S].

Cryogenic Liquid Storage Tanks in Service to Avoid the Replacement of Vacuum Gauge to Test the Degree of Vacuum

LI Chengchao，LIU Yuansheng，CHENG Hexin

(Tai'an Special Equipment Inspection and Research Institute，Tai'an 271000，China)

Cryogenic liquid storage tank under vacuum gauge damaged two kinds of solutions, and with the installation of the gauge at the bottom of the isolation valve V6 vacuum tube vacuum valve flange-site program implementation, measuring the degree of vacuum in the range of the relevant provisions of the regulations, the results show that under the vacuum isolation valve flange installation with vacuum gauge vacuum valve is feasible to solve it with cryogenic liquid storage tank damage due under regulatory vacuum replace regulatory needs discontinued venting, vacuum welding and other issues.

cryogenic liquid storage tanks；avoid replacing；the degree of vacuum；static evaporation rate

2016-08-04

TB658

A

1007-7804(2016)05-0016-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.005

李成超(1987)，男，碩士，工程師，檢驗員，主要從事壓力容器、壓力管道定期檢驗及常規類無損檢測工作。