氨制冷壓力容器相關法規標準關于氨液成分要求的探討

戚懷松(江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院宿遷分院 宿遷 223800）

氨制冷壓力容器相關法規標準關于氨液成分要求的探討

戚懷松
(江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院宿遷分院 宿遷 223800）

本文從小型氨制冷壓力容器投用3年后的首次檢驗以及以后的定期檢驗對液氨成分的法規的強制要求給檢驗機構及使用單位帶來的困惑入手，發現壓力容器、壓力管道兩種特種設備對液氨成分的要求是相互矛盾的，作者從應力腐蝕的三要素入手分析液氨成分進行規定的合理性、可行性，提出兩個解決辦法，一是對液氨成分檢驗單位進行許可，解決檢驗報告的有效性問題；二是對材料進行限制，從而達到確保氨制冷壓力容器的低應力腐蝕敏感性。

制冷 液氨 成分 檢驗 壓力容器 應力腐蝕

小型氨制冷壓力容器投用3年后的首次檢驗以及以后的定期檢驗，按照TSG R7001—2013《壓力容器定期檢驗規則》中附表C《小型制冷裝置中壓力容器定期檢驗專項要求》C3．3液氨成分檢驗的要求，壓力容器檢驗人員應審查使用單位的氨液成分檢查記錄是否符合NB/T 47012《制冷裝置用壓力容器》的要求，成分不符合要求的，應該按照其C3．5．2、C3．5．3進行檢測，即增加表面無損檢測的檢查數量[1]。壓力容器檢驗人員就應該按照上述規定要求使用單位提供氨液成分分析報告，那么存在這樣兩個問題：一是檢驗機構和使用單位一般都沒有相關檢測設備，社會上也很少有單位愿意做這樣的檢測，沒有氨液成分分析檢測報告；二是有氨液成分分析檢測報告，但是未經資質許可的單位檢測出具的有氨液成分分析檢測報告的結論可靠性值得懷疑。

1　法規標準相關要求的適宜性分析

液氨成分的要求是否合理？氨制冷系統包括壓力容器、非承壓容器和管道，非承壓容器如冷凝器不在監察范圍。對于制冷裝置中的壓力容器設計圖紙上一般設計依據的標準有JB 4750—2003《制冷裝置用壓力容器》或NB/T 47012《制冷裝置用壓力容器》，它們對液氨的要求同為：“C．2．1 本附錄所要求的液體氨除應符合GB 536的規定外，還應滿足下列要求之一：a)含氨量應大于99．995%；b)含氨量應不小于99．6%，且其中含水量應大于0．2%。”[2]，可知氨制冷壓力容器的液氨含水量應當大于0．2%。質檢總局特種設備局關于氨制冷裝置特種設備專項治理工作的指導意見（質檢特函【2013】61號），其中（二）-1-(1)條：涉氨壓力管道的設計文件的內容應符合《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》（TSG D0001—2009）的規定。根據質檢特函【2013】61號文，壓力管道的設計應按GB 50072—2010《冷庫設計規范》執行，而驗收則按SBJ 12—2009《氨制冷系統安裝工程施工及驗收規范》執行[3]。SBJ 12—2009[4]中8．0．2制冷系統用的液氨（鋼瓶裝或槽車裝）質量應符合現行國家標準GB 536《液體無水氨》的一等品指標的規定，GB 536的一等品指標見表1[5]，可知對水分不檢測，但要求氨含量≥99．8%，即水分必須≤0．2%，再刨除殘留物的含量，即不足0．2%，理論上最多是允許0．2%。氨制冷系統管道在安裝時要求含水量≤0．2%。

表1　GB 536《液體無水氨》一等品指標

對照GB 536的一等品指標和NB/T 47012—2013中附錄C的要求，要同時滿足兩者的要求，則必須要求氨液的化學成分符合以下兩種情況之一：一是氨含量≥99．995%，這個按照GB 536即使優等品也不符合要求，市場上很難買到；二是既要氨含量≥99．8%但又要求水分＞0．2%，不同的法規標準相互矛盾，沒有操作性可言。而根據GB/T 30579—2014《承壓設備損傷模式識別》在液氨中的壓力容器應力腐蝕同時具備以下條件的典型環境：1）介質為液態氨，其中的含水量高于0．005%且低于0．2%并有可能受到O2或CO2的污染(N2也是必要的)；2）介質溫度高于-5℃[6]。壓力容器的定期檢驗對液氨化學成分的要求是從液氨的應力腐蝕機理去考慮的，筆者認為從液氨的應力腐蝕機理的三要素去對設備工作環境進行要求從理論上講是可以的，對碳鋼和低合金鋼而言，液氨中加入0．2%的水可以起到緩蝕的作用，從而基本上可以避免斷裂的發生。但是從實際情況看對于液氨生產單位加了水就不符合產品標準，使用單位加又無法操作（無法使水均勻分布），所以相關法規對氨液成分進行要求在實踐中難以操作。

2　結論

應力腐蝕的三要素是敏感材料、介質和應力三者同時具備?，F有的法規可以從介質角度對液氨成分檢驗單位進行資質許可，由經過許可的單位出具液氨成分檢驗報告，這樣可以解決液氨成分檢驗報告有效性的問題；如果從材料角度我國可以參考芬蘭檢測技術中心的TTK-P2-93指令，即推薦盛放液氨的壓力容器用鋼屈服強度最大值為350MPa，屈服強度超過450MPa的鋼不適用于制造盛放液氨的壓力容器[7]。經研究液氨壓力容器材料的抗拉強度越高，應力腐蝕敏感性就越高。防止液氨介質的壓力容器應力腐蝕的措施之一是對壓力容器的制造材料加以限制，我國相關法規的制定單位可以委托科研院所，對不同材料在不同的屈服強度下對液氨的應力腐蝕敏感性進行基礎研究，得出可靠的技術數據，作為法規對材料屈服強度要求的數據支撐，實現對液氨壓力容器的材料屈服強度進行限制從而達到降低液氨應力腐蝕敏感性的目的。

[1] TSG R7001—2013 壓力容器定期檢驗規則[S].

[2] NB/T 47012—2013 制冷裝置用壓力容器[S].

[3] 質檢總局特種設備局關于氨制冷裝置特種設備專項治理工作的指導意見（質檢特函【2013】61號）[Z].

[4] SBJ 12—2009 氨制冷系統安裝工程施工及驗收規范[S].

[5] GB 536 液體無水氨[S].

[6] GB/T 30579—2014 承壓設備損傷模式識別[S].

[7] 盧志明，高增梁. 16MnR鋼在液氨環境中的應力腐蝕開裂試驗研究[A]. 2004年全國化工、石化裝備國產化暨設備管理技術交流會會議論文集[C]. 2004,146-149.

Discussion on the Requirements of the Relevant Regulations of the Ammonia Refrigeration Pressure Vessel on Ingredients in Liquid Ammonia

Qi Huaisong
(Jiangsu Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute Suqian Branch Suqian 223800)

In the initial examination and regular inspection of small ammonia refrigerating pressure vessel inused for three years, this paper discussed the confusion on the requirement of the composition of the liquid ammonia to inspection agencies and the use of units according to the regulations. It is found that the requirement of the composition of the liquid ammonia in pressure vessels and pressure pipes is contradictory. From three elements of the stress corrosion, liquid ammonia composition is analyzed to carry out the provisions of the rationality and feasibility of the proposed two solutions, one is for ammonia component inspection unit license, solve the effectiveness of the inspection report; second, restrictions on the material, so as to ensure the ammonia refrigerating pressure vessel of low stress corrosion sensitivity.

Refrigeration Liquid ammonia Component Test Pressure vessel Stress corrosion

X924．2

B

1673-257X(2016)01-0017-02

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．01．003

戚懷松（1978～)，男，本科，副部長，工程師，從事承壓類特種設備檢驗工作。

（2015-04-16）