氨制冷裝置（冷庫）壓力管道檢驗要點探討

王 偉 劉怡婷

1上海市寶山區特種設備監督檢驗所 （上海 201900）

2上海市特種設備監督檢驗技術研究院 （上海 200062）

氨是重要的基礎化工原料和產品，在石油精煉、合成纖維、氮肥制造、硝酸合成、制冷等領域有著廣泛的應用。液氨，又稱無水氨，是一種無色液體，有強烈刺激性氣味。液氨良好的熱力學性能、環保性和經濟性使之成為目前制冷行業中使用最為廣泛的制冷劑。按照GBZ 230—2010《職業性接觸毒物危害程度分級》的規定，氨雖然僅被列為中度危害介質，但是它同時具有腐蝕、可燃且極易揮發等介質特性，因此在人員密集處一旦發生泄漏會立即揮發擴散，引起火災或者造成人員中毒、傷亡等惡性事故。近年來國內也發生過多起氨泄漏事故，造成重大的人員傷亡和財產損失，引起了社會的密切關注。對事故信息的統計顯示，壓力管道的損傷泄漏占據了極大的比例。本研究從檢驗環節入手，指出氨制冷裝置（冷庫）管道在安裝監督檢驗及定期檢驗中應關注的要點。

1 監督檢驗關注要點

壓力管道安裝監督檢驗是對壓力管道安裝安全質量進行的監督驗證。壓力管道作為一種現場施工制造的特殊產品，只有在施工過程中嚴格遵守施工工藝，各單位遵循質保體系流程運作，才能確保其質量合格。安裝質量存在先天缺陷的壓力管道，日后做再多的檢驗也無法保證其可靠性，必須嚴把安裝關口，因此，對管道安裝監督檢驗質量的管控尤為重要。

1.1 做好設計資料審查

管道的設計是整個壓力管道安裝環節的核心基礎，地基夯實才能保證上層建筑牢固。設計環節中應充分考量標準更新、環境變化、地域特點等各方面因素。在監督檢驗過程中，除了按照常規壓力管道的監督檢驗要求審查設計單位資質、設計及安裝說明書、設計圖樣和強度計算書以外，還應根據氨制冷管道的特點制定專項審查要求。首先，從材料選用方面，應了解冷庫、不同冷間的制冷要求，如果存在魚蝦凍結間等低于-20℃的制冷需求，則應考慮管道元件的低溫用鋼選擇，經過測試，普通20鋼的-20℃沖擊功僅為5~8 J，GB 50316—2000《工業金屬管道設計規范》中也規定20鋼的設計溫度不低于-20℃，所以應盡量選擇10鋼或者降碳提錳的材料。與管道直接接觸的支吊架零部件，其材料也應按管道設計溫度選用。實際設計中，為了規避上述材料選擇，對于管道設計溫度為-19.8℃，但實際使用溫度卻達到-21℃或者-22℃的情況也應該堅決杜絕。魚蝦類凍結間、速凍加工、深冷儲藏均有一定的低溫要求，必須要求設計單位重新作出相應的設計考量，如果管道在低溫應力工況下運行，則需給出設計計算書予以說明。另外，氨氣不能和銅材質部位接觸；雖然純氨不腐蝕鋼鐵，但在有水存在時，會腐蝕鋅、銅、青銅及其他銅合金。因此氨制冷系統閥門的選用應規避銅材料和其他特種合金。由于氨的強滲透性，為了避免滲漏應盡量選擇優質的氨專用閥門。其次，從安全角度考量，還應考慮以下規定：包裝間、分割間、產品整理間等人員較多的空調系統嚴禁采用氨直接蒸發系統。氨制冷管道系統上，宜裝設緊急泄氨器，在發生火災等緊急情況下，將氨液溶于水并排放至消納貯缸或水池中。最后，在氨管道柔性設計方面，應關注直管段較長的管道。GB 50072—2010《冷庫設計規范》規定：低壓側管道直線段超過100 m時設置補償裝置，高壓側管道直線段超過50 m時設置補償裝置，并應在管道的適當位置設置導向支架和滑動支吊架。如設計中未考慮，應給予提醒。

1.2 安裝監檢中嚴格要求“按圖施工”

管道的設計圖紙,在應力分析、流程工藝、安全保障等方面都有其專門的考量。在安裝過程中，必須嚴格做到“按圖施工”，管道的走向、材料的選用、支吊架的設置均不得隨意更改。安裝中由于現場實際條件的影響往往會出現管道走向與設計圖不完全一致的情況，如確需變動的部位，應出具設計變更單，并體現在竣工圖中，對于將設計藍圖直接當作竣工圖的現象也應嚴格禁止。

1.3 注意安全閥的安裝

首先，安全閥應設置泄壓管。氨制冷系統的安全泄壓總管出口應比周圍50 m內最高建筑物（冷庫除外）的屋脊高5 m，并應采取防止雷擊，防止雨水、雜物等落入泄壓管內的措施。其次，安全閥的安裝還應利于日后拆卸（定期校驗）。冷庫一旦投用后幾乎不會停用，因此，為了方便安全閥的校驗：可在安全閥的前端設置截止閥，但必須加鉛封并保證鎖定在全開狀態；或者設置切換閥門，安裝一用一備兩套安全閥組進行切換使用。

1.4 使無損檢測真正達到效果

根據 《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》，新安裝管道熱氨融霜管道和低壓側壓力管道的對接焊接接頭應100%射線檢測合格，高壓側壓力管道不少于20%射線檢測，角焊縫應100%磁粉或滲透檢測合格。該要求必須落實到位，要嚴格監管無損檢測單位的檢測工作實施，杜絕弄虛作假，尤其是容易遭受液錘沖擊管道、彎頭等部位的焊接接頭，必須切實保證每一道焊口的焊接質量，這樣才能防止焊接缺陷在液錘沖擊時不斷擴展導致事故發生。另外，高壓側拍片部位的選擇應具有足夠的覆蓋率和代表性。

1.5 做好焊縫定位

在施工過程中做到焊縫嚴格定位，尤其是最后需做保溫的管道。除在竣工圖上準確地標明每一道焊縫的位置，若條件允許，最好在外保溫層上作出相應的標記，以方便定期檢驗的進行。

1.6 關注保冷施工質量檢驗環節。

保冷材料的使用溫度、燃燒性、吸水性、線膨脹或收縮率數據要符合相關規定。用于與奧氏體不銹鋼表面接觸的絕熱材料應符合有關氯離子含量的規定；保冷層捆扎應以不損傷保冷層為原則；金屬保護層應有整體防雨水功能，對水易滲進絕熱層的部位應用膠泥等進行嚴縫。

2 定期檢驗關注要點

氨制冷裝置壓力管道定期檢驗時，需依據TSG D0001—2009《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》、TSG D7005—2018《壓力管道定期檢驗規則——工業管道》有關規定，并結合《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》以及氨冷庫安全規范等相應的法規、標準制定專項檢驗方案。

2.1 按圖索驥

在壓力管道定期檢驗尤其是首次定期檢驗工作開展時，一定要明確檢驗范圍。由于氨制冷行業普遍存在根據冷凍市場的變化進行冷藏工藝調整、庫房設置變動等情況，對于建設好的管道往往也會進行施工改造，這些改造有些是符合手續的，有些則是私自進行的。而位于設備夾層、冷庫頂部的管道的改動往往不易被發現。所以，在定期檢驗時必須按圖索驥，嚴格審查竣工圖紙，杜絕私自改造管道混入檢驗范圍而被忽略。對于庫房吊頂和管道井的設置，要提出不得遮蔽管道的要求，必須做到從頭到尾所有管線處于目視可見范圍內，不留死角。盡量減少數根管道集中制作保溫的情況，如確有需要，也應對集中保溫內部的管道構成作出詳細的繪圖說明。

2.2 宏觀檢查的主要項目要點

（1）對管道表面情況進行目視檢查，同時檢查焊接接頭質量及防腐層、隔熱層情況。對于管道絕熱層，可采用紅外熱成像儀對破損、脫落、跑冷等情況進行檢查。

（2）檢查管子及其組件的泄漏情況。檢驗閥門密封填料部位、法蘭的結合部是否有氨泄漏，疑似泄漏的地方可選擇酚酞試紙進行檢查。

（3）檢查管道是否存在異常振動情況。管道位置是否有移動或變形、撓曲、下沉等現象，管道與管道、管道與相鄰設備之間有無相互碰撞及磨擦情況。

（4）對支吊架進行著重檢查。檢查支吊架是否脫落、變形、腐蝕及焊接部位是否開裂，剛性支吊架連接配件是否松動或損壞。承載結構與支撐輔助鋼結構是否明顯變形，受力焊接接頭是否有宏觀裂紋。

（5）做好閥門、法蘭的檢查。審查閥門及法蘭的選型是否正確，閥門表面是否存在腐蝕現象，閥體表面有無裂紋，閥門及法蘭連接螺栓是否缺失、有無松動和腐蝕現象，法蘭面是否發生異常翹曲、變形。

2.3 明確管道的重點檢驗部位

管道重點檢驗部位主要包括：

（1）氨壓縮機排氣管道。

（2）低溫側壓力相對較高的管段：如氨泵的出口管道，排液桶的進、出口管道。

（3）處于生產流程中，冷熱交換頻繁的管段或與重要裝置相連接的管段，如熱氨沖霜的熱氨氣體管道，熱氨調節站（包括集管、各支分管），速凍機的集氣管道。

（4）絕熱層損壞的管道。

2.4 審慎選擇無損檢測手段

對確有必要的管道，根據宏觀檢驗的結果，結合管道的失效模式分析，選擇合適的無損檢測方法配合檢驗。

對于宏觀檢查中發現裂紋或可疑情況的部位，絕熱層破損導致外表面腐蝕的部位，壓縮機進出口管道、蒸發式冷凝器出口管道、連接各設備的進出口管道等與動設備相連并可能產生疲勞的部位，可選取磁粉或者滲透進行表面缺陷檢測。

按照TSG D7005—2018規定，GC2級管道的焊接接頭須進行不少于10%的埋藏缺陷檢測抽查。由于氨制冷裝置（冷庫）的壓力管道檢測往往是在系統不停機的狀態下進行的，低溫情況下，對帶有保溫層的低壓側管道拆除保溫后再次恢復保溫會大大影響保溫效率，還可能發生保溫層滲水、破損等情況。如果在管道安裝時，嚴格執行了《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》，新安裝管道熱氨融霜管道和低壓側壓力管道的對接焊接接頭都進行100%射線檢測且合格，那么也可以不對低壓側管道進行埋藏缺陷檢測抽查，將抽查部位選擇在高壓側有代表性的位置。低壓側管道如確有需要，也可以選擇射線數字成像檢測（DR）技術進行不拆保溫層的檢測。

對管道易產生疲勞失效或低應力脆斷的部位，如壓縮機進出口管道、蒸發式冷凝器出口管道、低溫使用下的管道，可進行硬度抽查。

3 結語

鑒于氨管道在制冷行業中的應用普遍性以及較大的事故危害性，在檢驗過程中應高度重視，不放過任何安全隱患，及時更新法規標準并嚴格遵守，對檢驗中發現的問題立即進行整改，這樣才能高質量地完成檢驗，確保氨制冷裝置的安全使用。