真空粉末絕熱壓力容器真空度丟失案例淺析

徐洲凱 梁俊杰

江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院南通分院 （江蘇南通 226000）

隨著我國經濟的高速發展，低溫壓力容器被越來越多地使用到各行各業中，為社會創造出不可估量的價值。低溫壓力容器按照絕熱方式大致可以分為真空絕熱、粉末絕熱、多層絕熱，而在實際應用中又會將這3種絕熱方式加以整合，其中以真空粉末絕熱應用最為廣泛。

日常檢驗工作中，所接觸的液氧、液氮、液氬、液化天然氣等液化氣體貯罐大多為真空粉末絕熱壓力容器，其保證低日蒸發率的重要前提是把夾套真空度控制在標準規定的范圍內。倘若設備夾套的真空度丟失：輕則導致設備的絕熱性能下降，液化氣體大量汽化，設備內筒壓力增高，安全閥頻繁起跳泄壓，貯罐內介質被排放浪費，造成不必要的經濟損失；重則引起設備爆炸事故，威脅人民群眾的生命和財產安全。

對于真空粉末絕熱壓力容器的定期檢驗而言，由于設備本體結構的特殊性，外部夾套并不承受內壓，而承受內壓的內筒又無法進行常規的檢驗項目，故保證設備安全穩定運行的夾套真空度就成了真空粉末絕熱壓力容器檢驗的重中之重。本研究就檢驗工作中遇到的一起真空粉末絕熱壓力容器夾套真空度丟失的案例作一些簡要的介紹分析。

1 設備情況簡介

案例設備是一臺盛裝液態二氧化碳的低溫液體貯罐，由江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院進行定期檢驗。該低溫液體貯罐的結構如圖1所示，設備的具體性能參數詳表1。

表1 二氧化碳低溫液體貯罐性能參數

設備檢驗時首先需要對設備的銘牌及產品質量證明書等資料進行一一核對，然后進行常規的宏觀目視檢查。檢查發現該設備并無冒汗、結霜或者夾套變形等異常現象，設備的支座安裝與固定也并無問題。隨后即對設備的安全附件進行了查看，內筒的安全閥整定壓力低于設備內筒的設計壓力，符合標準規范要求并且安全閥與儀表等均在校驗有效期內。通過超聲波測厚儀對設備夾套壁厚進行測量，發現夾套壁厚略有減薄，但是還在設計圖紙要求的腐蝕裕度范圍內，故不影響設備安全狀況等級的判定。同時設備夾套接管角焊縫的無損檢測也均無異常。最后按照TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》的要求（對于真空絕熱壓力容器，設備夾套上裝有真空測試裝置的，需檢驗夾套的真空度），用真空度測試儀對設備夾套的真空度進行了測量，結果為133 Pa，遠遠超過TSG 21—2016的要求（由表2所示）。

表2 固定式真空絕熱壓力容器真空度及日蒸發率指標

2 設備真空度丟失原因分析

通過上述分析可以得知，對于真空粉末絕熱壓力容器來說，設備夾套的真空度丟失屬于非常嚴重的設備安全隱患，檢驗人員必須協助使用單位盡快找到原因并排除安全隱患。根據設備現場的檢驗情況，液態二氧化碳低溫貯罐的夾套外表面并無冒汗、結霜或者變形等異常現象，并且設備的夾套與內筒壓力均無異常急劇升高的情況，故暫且排除因設備內筒破損造成貯藏的液化氣體泄露，在設備夾套空間吸熱汽化導致夾套內部壓力升高，從而丟失真空度的可能性。這樣一來，貯罐夾套破損致使夾套真空度丟失便成了可能性最大的原因。

基于以上分析結果，需要對設備夾套的外表面進一步進行細致的宏觀檢查，同時也需要對進出夾套的所有接管及其與夾套連接的角焊縫進行宏觀檢查和百分百的無損檢測，但是檢查均未發現異常。幾種導致真空粉末絕熱壓力容器夾套真空度丟失的原因均被一一驗證，卻未發現導致這一現象的真正原因。對隔壁一臺液氧貯罐的夾套真空度進行了測量，結果符合標準規范要求，這樣也排除了真空度測試儀有問題的可能。后續通過與現場設備管理員的溝通交流得知，這臺設備隔壁的一臺液氧貯罐之前也出現過夾套真空度丟失的情況，使用單位便通知設備廠家到現場對設備進行重新抽真空但始終達不到標準要求的數值，通過多次檢查才發現是真空閥處的裂紋導致了這一現象。在得知這一情況后，隨即對二氧化碳低溫液體貯罐的真空閥閥體進行了滲透檢測，不出意外地發現一條長約6 mm的裂紋。于是當場開具了特種設備檢驗工作意見通知書，要求使用單位在設備真空度達標前停止使用，并在規定時間內解決設備問題，排除安全隱患。

在使用單位更換設備真空閥并重新對設備夾套抽真空后，檢測人員做了幾次回訪工作，幾次重新測量的設備夾套真空度數值均達到TSG 21—2016的要求，這說明此前該設備的夾套真空度丟失確實是由真空閥閥體裂紋導致的，并且這一問題在更換設備真空閥、重新對夾套抽真空后徹底解決。至此，這起真空粉末絕熱壓力容器夾套真空度丟失的事件就告一段落。

3 案例的引申與思考

通過上述案例可以知道，真空粉末絕熱壓力容器的定期檢驗十分依賴設備夾套真空度這一參數，而且這一參數無法借助儀器設備通過直接的宏觀檢查得到，所以對于特種設備檢驗人員來說，合理正確地選用與真空度獲取息息相關的真空度測試儀和真空規管尤為重要。下面以日常檢驗工作中常用型號的真空度測試儀和真空規管來舉例說明。

真空規管是測量真空度的傳感器，其測量出來的信號傳輸到真空度測試儀上，經過放大處理就可以顯示出被測環境的真空度。日常檢驗工作中使用的真空規管大致分為三類：電阻規管，如52系列；熱偶規管，如 ZJ-51、ZJ-54、DV4、DV6 等；熱堆規管，如DP-8。以其中熱偶規管的4個常見型號為例，它們所能測量的量程與設定的電流都有或多或少的差異（見表3）。所以，在使用時并不是簡單地將真空度測試儀和真空規管與設備真空閥連接就能得到準確的參數，還需要檢驗人員根據設備狀況合理地選擇測量儀器并且設定正確的參數。

表3 常用熱偶規管性能參數

需要定期送往計量機構校驗的真空度測試儀更是如此。在平時的檢驗工作中，只要使用的檢測儀器在檢驗有效期內，使用人員往往不會特別注意儀器設備的校準證書；但是對于真空度測試儀這樣的設備來說，要想測量到真實準確的真空度，就必須理解校準證書中各項參數的含義。

首先需要知道的是，一臺真空度測試儀所能匹配的真空規管型號并不是單一的，在校準證書中，計量校驗機構會明確標注出此次校準了哪幾個型號的真空規管以及它們對應的量程、電流和精度，所以在檢驗工作中使用的真空規管的型號必須在真空度測試儀的校準證書內，同時量程也符合該次檢驗的需求，儀器的電流設定也要與校準證書相對應，這樣才能得到足夠準確的數據。

4 結語

設備夾套真空度作為真空粉末絕熱壓力容器定期檢驗的項目之一，對于檢驗工作來說有著十分重要的意義。作為特種設備檢驗人員，更要加深對設備夾套真空度的理解，不單單要知道如何測量真空度，還要知道測量所得參數背后的含義和導致異常參數的原因及排除方法。特種設備檢驗工作關系到廣大人民群眾的人身和財產安全，身為特種設備檢驗人員，需要更加細心、更加負責地對待每一臺特種設備的檢驗，尤其要注重與現場設備管理人員的溝通（因為對設備情況最熟悉的就是他們，在溝通中能發現低頭干活發現不了的問題）。只有這樣，才能做好特種設備的檢驗工作，切實維護好特種設備的安全和人民群眾的利益。