探討氨制冷系統中壓力容器檢驗問題

王國威

摘 要： 近年來，在化工、制藥、食品等行業中氨制冷系統被廣泛應用。但因氨制冷系統壓力容器出現裂縫、被腐蝕等原因導致的氨泄漏事故也時有發生。因此加強對氨制冷系統中壓力容器檢驗至關重要。本文就氨制冷系統中壓力容器相關檢驗問題進行了簡要探討。

關鍵詞： 氨制冷系統；壓力容器；檢驗；腐蝕

一般而言，氨制冷系統壓力容器為單系統運行，在對其進行檢查的過程中，在線停機的時間不能過長，基于以上條件，給氨制冷系統壓力容器的檢驗工作提出了較為嚴格的要求。但由于多方面的因素，氨制冷系統壓力容器出現裂紋和被腐蝕的風險依然存在，因此必須定期對其進行檢驗，以將風險降低到最低限度內。

一、氨制冷系統壓力容器的化學腐蝕

目前，氨制冷系統大都是以胺作為制冷劑，以水作為吸收劑。正常情況下，鋼材受腐蝕的可能性較小，因此與制冷劑一側有接觸的容器和管壁表面一般受到腐蝕的幾率很小。如果使用的時間過長，主要容器外表面的金屬材料會發生一定的電化學反應，從而導致腐蝕。氨制冷系統壓力容器在相對濕度小于70%的大氣條件下易導致化學腐蝕的發生?；诮饘傺趸臒崃W原理，在常態大氣條件下，氨制冷系統壓力容器所采用的金屬材料可產生氧化，但這種氧化與壓力容器的腐蝕關系不大，在其中起關鍵性作用的是周邊環境。氨制冷系統壓力容器在大氣條件下發生電化學腐蝕是由于設備本身表面會形成水膜，從而產生腐蝕電磁場，在相對濕度接近于100%的條件下，會出現露水和雨水的天氣條件，露水和雨水滴落到金屬的表面會導致水膜的形成，而如果相對濕度<100%，沒有達到結露和結雨的條件，水膜的形成主要通過化學凝聚和毛細凝聚方式[1]。

在潮濕或有水的環境條件下也是氨制冷系統壓力容器發生電化學腐蝕的原因，由于設備各部位的溫度、設備中的金屬材料中的化學成分存在一定的差異，壓力容器在制作過程中在一定程度上存在各部位應力不均勻的情況，再加上設備表面保護膜的完整性受到破壞，設備本身會出現腐蝕電磁場。如果氨制冷系統壓力容器及壓力管道表面有水膜出現，會使一定數量的CO2、SO2等被溶解，從而形成電解質溶液，同時因具有較大的液膜表面積，在滿足溶解條件的情況下，氧一直處于飽和狀態下，很容易與金屬表面發揮作用，且因為金屬表面電化學處于不均勻的狀態下，各種腐蝕電磁場進而產生，最終發生電化學腐蝕的結果。

二、氨對鋼制壓力容器的應力腐蝕

由于空氣中存在O2、CO2、N2，這一因素會加大罐壁被液氨腐蝕的速度。在氣相或液相中，氨、O2、N2和碳鋼或低合金鋼共同創建了一個應力腐蝕的環境，導致應力腐蝕現象的出現，其腐蝕的大概原理過程為，液氨中含有O2，其被鋼表面吸附，形成了氧化膜。材料在拉力的作用下發生應變，使氧化膜受到破壞，暴露出來的新表面和有氧化膜的金屬表面形成了一個微電磁場，加快了溶解速度，在沒有其他雜質存在的條件下，O2在裸露的金屬表面附著，再一次形成了氧化膜，一定程度上限制了應力腐蝕。但如果N2存在于液體氨中，N2和O2會出現競爭在金屬表面吸附的現象，一定程度上提高了鋼的應力腐蝕斷裂敏感性[2]?；趹Ωg條件下，上述條件都為必備條件，CO2會使反應速度大大加快，使碳鋼受到嚴重腐蝕，進而使壓力容器出現腐蝕裂紋。

三、氨液成分研究

一般情況下，無水液氨對鋼的腐蝕較小，但液氨經壓縮機壓縮冷凝后會產生一部分冷凍油，這些冷凍油會附著于容器和管道的內壁上，一定程度上損壞儲存液氨的容器。在排料充裝過程中或進行檢驗時，容器和管路易被空氣污染，在液氨中，碳鋼和低合金鋼應力腐蝕敏感性都會增強。抗應力腐蝕性能影響因素諸多，如液氨純度、溫度、力學性能、剛的化學成分等是其中重要的影響因素。鋼制壓力容器的工作溫度與液氨對其的應力腐蝕關系密切，且剛的含碳量、硬度和強度與其破裂敏感性也成正相關關系[3]。因此對氨液中氧、油、水分的含量加以合理控制，可一定程度上減少應力腐蝕的發生。

四、氨制冷系統壓力容器檢驗

1.用肉眼進行檢查

肉眼檢查是氨制冷系統壓力容器檢驗的重要方法，通過這種方法，可以迅速直接的將壓力容器的大面積范圍盡收眼底，從而獲得最為直觀的印象，同時可察覺顏色、狀態等方面的細微變化。通過肉眼檢查的方式對氨制冷系統壓力容器進行檢驗時，應遵循從宏觀到微觀，從整體到局部的原則，先觀察結構，再觀察表面，可借助一些器具輔助檢查。如果對檢查的結果有質疑，可借助放大鏡對重點部位進行較為細致的查看，同時可借助手電筒對壓力容器的器壁情況有一個充分的了解，詳細探查其腐蝕和變形情況，這樣便于查看到容器表面的鼓包、坑槽和凹凸不平等情況。

2.酚酞試紙進行檢測

為實現對氨制冷系統壓力容器處于工作狀態下其接管、焊縫處有無滲漏情況發生的檢測，可以借助酚酞試紙對其進行檢測。在使用這種方法進行檢測時，應注意重點檢查應力集中的位置，如人孔、幾何形狀不連續和接管處等，同時應重點檢查可能導致應力腐蝕的位置。

3.冷凝器檢查

冷卻水是冷凝器立管內壁和管板外部處的重要介質，在檢查過程中，要做好常規結構的檢查、焊縫外觀的檢查、厚度的測量工作，同時重點檢查管端焊縫、殼體外壁和管板等部位的腐蝕情況。因氨屬于殼體內壁介質，被腐蝕的情況還較為樂觀，即使內部管壁腐蝕情況較為嚴重，但因此造成的風險也很小。

4.外表面腐蝕情況檢測

外表面腐蝕情況檢測也是氨制冷系統壓力容器檢驗的重要內容，在具體檢驗工作中，應重點加強對應力集中部位、變形部位、焊接接頭部位、補焊區、電弧損傷部位、工卡具焊跡或其他容易出現裂紋的位置的檢測，對每一條焊縫都應詳細全面的檢查，做局部檢測工作時可應用磁粉檢查方法。同時，可采用射線檢測的方法對成型較差的焊縫表面、錯邊、氣孔、咬邊等有缺陷的區域進行抽查。在實際檢驗工作中，將貯氨器中的液氨完全排盡是不可能做到的，采用X射線拍片的方式就很難實施，但對于單罐體而言，采用雙壁透照方法進行液體的輪換排放是可以實現的，借助這一方式可將液體處于一個較低的液位。拍攝縱向焊縫時要注意需將貼片粘置在距離液面>20cm處。

參考文獻

[1]林震歐.大型氨制冷壓力容器、管道檢驗可采用方案及問題探討[J].裝備制造技術，2015（11）：295-296.

[2]李妍.制冷系統壓力容器檢驗要點[J].科技資訊，2015，13（10）：247-248.

[3]周偉，高雪.淺析冷庫液氨制冷系統壓力容器檢驗[J].科技創新導報，2013（19）：78.