低溫絕熱容器的定期檢驗與維護

婁永生，林肯

（臺州市特種設備監督檢驗中心，浙江 臺州 318000）

低溫絕熱容器造價高，在日常使用中若不注意維護很容易失效，而失效的主要原因有兩個：筒體壁厚和支座減薄失效或夾套真空絕熱失效。

1 低溫容器特點

低溫容器由內筒和夾套組成，一般為介質壓力，設計溫度為-196的汽缸壓力，由于其具有低溫性質，一般選用奧氏體不銹鋼內筒材料，如0cr18ni9ti等。它的夾套設計壓力為0.1MPa，并且其設計的溫度為室溫，一般選用的是碳鋼材料。低溫度的絕熱儲存容器是在硃光砂上傳遞的，例如真空粉絕熱，但這不是最佳的絕緣材料，這些硃光砂顆粒的濕度，不僅直接影響了熱導的系數，更嚴重的是影響了隔熱層，破壞了隔熱層的隔熱效果。在熱量的內部和外部，圓柱體的底部和夾子，可以支撐管道的傳輸，而液體的溫度將會蒸發，在加熱蒸發氣體后，內柱壓力將逐漸上升。如果夾套壞了或發生更糟的情況下，外部世界的熱量將會大量的輸入到內層，產生大量的低溫液體氣化，使其體積膨脹，氣缸壓力迅速上升,將會對設備的安全運行產生影響。

2 常見失效方式

2.1 真空度喪失

低溫容器真空絕熱方式分為真空粉末絕熱和高真空多層絕熱。檢驗發現真空度不合格類型有以下幾種。

（1）夾層中絕熱材料的影響，由于絕熱材料的物理性能和物理形狀不同，其導熱率也有所不同。同時，同一種絕熱材料，處在不同真空度時的導熱性能也不同，隨著真空度的降低，導熱率上升。

（2）真空夾層氣體含量增加對夾層真空度影響很大，熱傳導系數隨著氣體濃度增加而上升。

（3）夾層內各種材料放氣現象的影響，隨著時間的推移，材料的放氣不可避免，從而導致真空度的降低。

（4）夾層或夾層各接口處泄漏引起的真空度失效。

2.2 安全附件失效

低溫絕熱的安全附件一般有安全閥、爆破片、壓力表、液位計、緊急切斷閥。引起安全附件失效原因大致有以下兩種。

（1）由于絕熱容器大都安裝在室外，長期受雨淋和日曬造成的腐蝕失效。

（2）使用單位日常維護工作不到位，造成安全附件未進行規定的定期校驗而超期服役。

2.3 管路、閥門的泄漏、結冰

在定期檢驗過程中有發現夾套與氣、液相接管連接的角焊縫泄漏的情況。該類型的失效主要原因是廠家設計低溫容器時，忽視了接管是導熱體。由于反復充裝使得該部位的溫差變化較大，導致接管與殼體的連接部位產生交變應力；一般低溫容器的夾套為碳鋼，夾套與接管連接的角焊縫及母體處的溫度，有時會低于脆性轉變溫度。低溫容器經過長期運行后，該處的角焊縫容易出現貫穿性裂紋，造成夾層真空度喪失。另外，低溫容器的外部管路和閥門若材質未達設計要求也可能會開裂，但危險程度不及前者。

3 安裝和使用

3.1 安裝

安裝儲槽，應該在設備上以及相應的部件上進行嚴格檢查，管道組件以及儲槽外部如果有“汗液”、“霜凍”等現象發生，要檢查其壓力，液體水平儀表顯示的是否合理。如果發現問題應及時改過來，尤其是閥門、在水庫底部的管道，是嚴格禁止碰撞的。

3.2 使用

在使用過程中，水箱內的壓力應該有規律的變化，尤其是在打開充氣閥和壓力儲槽的時候，例如，在水庫內的壓力升高時如若發現異常，應該立即關閉加壓閥，打開排水閥，使壓力減輕，直到壓力恢復正常。水庫的水位應該不低于20%，因為低于20%的液體水平，水平規格說明就不準確，實際水平可能遠低于水平指示，它會影響顧客的使用。如果儲槽沒有壓力，排空儲槽很冷，必須立即關閉所有的閥門，這樣就可以避免濕度進入內柱，造成冷凍，塞閥和管道堵塞的現象發生。在使用過程中，也應該觀察儲槽區域的外部表面是否存在“結霜”的現象，如果發生有可能是由于被封住的水管漏了，砂石的沉降，用了很長時間的硃光砂沉降或其他原因導致真空容器冷卻。因為在填充硃光砂上有一定的顆粒尺寸以及溫度的要求。當沙粒大小、溫度不適度的時候，在一段時間后，硃光砂會釋放水蒸氣，使真空度降低和蒸發，在其檢查方面需要進行修補，泄漏檢測，或者在硃光砂上需要用真空吸塵器，在空氣泵進入真空狀態之前，要防止受到潮濕的影響。

當儲槽處于關閉狀態時，由于冷卻液罐的儲存溫度不可避免地受到外部空氣的影響，使其蒸發，所以儲槽的壓力上升，這就需要通過加壓閥來設置，當容器內的壓力大于一定壓力時安全閥可以打開，使壓力釋放。低溫釋放，供氣管路內的壓力不能全部清空，但是氣壓必須保持在0.1MPa以上，以防止外界空氣、水和其他雜質進入，如果需要徹底排空，應根據生產需要保證供氣的純度。

4 定期檢驗

4.1 資料檢查

要檢查設計資料、制造資料、安裝資料，運行記錄、歷次檢驗報告和維修記錄等。

4.2 宏觀檢驗

定期檢驗時應在技術審查之后進行嚴格的宏觀檢查，應重點檢查容器保溫層和隔熱層、外殼有無機械損傷、結霜或冒汗、設備基礎有無下沉、傾斜、開裂等，同時檢查容器支座與基礎的固定是否牢靠、堅實，是否能經的起自然災害，不至于引發更大的次生災害。檢查閥門是否完好，管件在使用過程中是否有損壞和彎曲。罐體有無接地裝置，檢查是否符合要求。檢查夾套與支座外表面腐蝕情況，并用測厚儀進行厚度測定。

4.3 安全附件檢驗

檢查各安全附件是否完好，外觀是否有腐蝕破壞，是否在校驗有效期內，爆破片是否按期更換，安全閥與管路中間的閥門是否處在連通狀態。

4.4 真空度檢測

定期檢驗中測定真空度的方法一般采用熱偶式，國內低溫容器的規管一般有國產M007B（ZD0-1型）和進口泰利德(DV-6R)。ZD0-1型規管在測定真空時，真空測試儀需要根據每個規管出廠時標定的加熱電流進行調節之后才能測出真空度。該電流值通常附在規管產品質保書上，制造廠在焊接規管后通常也會把加熱電流值標記到規管保護罩上。若無法找到該加熱電流值就需要用儀器測定加熱電流，再根據該數值測量真空度。而DV-6R型規管的真空度測定只需使用HPM4/6便攜真空計調到相應量程檔位就能測出。相比而言，DV-6R在外觀、使用使命和測度方便方面都比ZD0-1型有較大的優勢。另外不同型號的規管給檢驗帶來極大的不便，尤其是ZD0-1型規管若無法查到標定加熱電流值，會給檢驗帶來麻煩。建議修改相關標準應該統一使用一種型號的規管，給檢驗工作帶來方便。

檢測時經常出現真空度超標，其中原因很多，測量環境不同就有一定誤差。制造完畢后的真空度和使用過程中的真空度是兩個概念。GB/T18442-2011中對夾套封結后的真空度要求很高，是因為制造廠測量真空度的過程中，伴隨著抽真空過程和加熱過程（即測量環境是干燥空氣），因此把真空度控制的很低。然而，低溫容器在經過一段時間的使用，隨著雜質的緩慢釋放、累積，測量環境已非干燥空氣，測量溫度也隨著環境溫度變化而變化，所以會出現比較大的誤差。因此真空度超標的問題應客觀對待，不是所有的真空度超標都需要重新抽真空。此外規管針腳上氧化皮對測量影響很大，可在測定前仔細清理一下氧化皮再進行測量。

對于檢測出真空度以后判定是否合格的問題，有學者不大認同目前固容規采用一刀切的原則，真正影響夾層真空和絕熱性能的影響因素有很多，蔣吉林等人引入的“真空度降低速率”綜合考慮了夾層的泄漏和夾層內材料的放氣現象，通過計算來確定夾層真空度是否合格，此種方法更適合在用低溫儲罐的安全評定。

4.5 容易泄漏部位檢驗

對于氣、液相管與夾套的角焊縫的檢查應增加在檢驗方案中，此處角焊縫有可能會現微量泄漏，此時普通的檢驗手段根本無法查出漏點，應同時檢查容器外壁是否有跑冷現象、安全閥是否頻繁起跳等異常現象，必要時可用氦檢漏技術查找漏點。

5 日常維護

低溫絕熱容器的真空度檢測是定期檢驗的重要項目，而真空規管又是能否準確測量真空度的關鍵所在，所以日常維護和檢驗中應當重視對真空規管的保護。真空規管在出廠時都有保護罩，日常巡查應當檢查保護罩是否完好，有無進水，出現破損應盡快維修。在定期檢驗中也應小心使用，不要蠻力破壞規管。

夾層真空的破壞會造成夾套外部結霜、冒汗、安全閥頻繁開啟等現象，所以巡查時應當檢查是否有上述異常情況發生。

低溫絕熱容器一般都安裝在室外，容易受天氣影響發生腐蝕失效，應當注意對容器外部及支座的腐蝕防護。

在日常檢查中，應當定期檢查閥門是否有“凍結過度”的狀況，如果發生凍結的情況，使其很難操作時，要將閥門應用70℃到80℃的熱空氣或使用熱水加熱解凍，否則可能使閥門造成破壞。在發生狀況期間，禁止使用錘子，火燒或者是電加熱。在維修的過程中,注意保護低溫液體的真空管，確保真空管的真空度。閥門在短時間停止時，儲槽內應釋放所有氣體，其中斷的持續時間，保持在5%到10%的液體流動，以減少蒸發的損失。

由于低溫絕熱容器的結構特殊性，無法進入內部檢驗，而常規的檢測手段對外部檢驗意義不大，所以低溫絕熱容器在制造的時候就應該嚴格把關，同時在使用過程中加強日常巡查和維護工作。