冷庫用壓力容器的檢驗檢測方法

李 兵 丁 敏 中國特種設備檢測研究院

康士全 青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司

吳曉棟 山西潞安煤基合成油有限公司

冷庫用壓力容器一般具有無法停機、倒液及具有保冷層等生產(chǎn)工藝特點，同時由于早期施工建造的冷庫大部分存在無證設計、安裝，無竣工檔案資料，操作人員無證操作、安全管理意識淡薄、無特種設備注冊檔案等背景特點，一直成為特種設備監(jiān)察及檢驗檢測工作的難點，成為其主要質(zhì)量、安全管理工作的短板區(qū)及事故高危區(qū)。2013年發(fā)生的吉林省長春市寶源豐禽業(yè)有限公司冷庫爆炸及上海翁牌冷藏實業(yè)有限公司液氨泄漏等重特大事故進一步暴露了冷庫安全、質(zhì)量管理問題的重大隱患，再次促進了各地冷庫使用單位、特種設備監(jiān)察及檢驗機構進一步重視冷庫用壓力容器的安全使用及檢驗檢測工作。因此，從技術上討論冷庫用壓力容器的檢驗檢測可行性、難點、具體操作方法、檢驗重點，提高檢驗檢測的針對性、有效性，對保障冷庫用壓力容器的安全使用很有必要。

1 冷庫常用壓力容器特點及主要失效模式

冷庫設施的制冷系統(tǒng)雖然有多種設計結構形式，但常見的氨制冷一般分為壓縮、冷凝、節(jié)流和蒸發(fā)四個主要的工藝過程，且均通過壓力容器的使用實現(xiàn)，一般情況下工藝參數(shù)穩(wěn)定。氨制冷系統(tǒng)主要包括冷凝器、貯氨器、氨油分離器、集油器等，一般情況下其設計壓力為2.0MPa，設計溫度為50℃，工作壓力為1.1～1.3 MPa；而中間冷卻器、氨液分離器、低壓循環(huán)貯液桶及低壓排液桶組成制冷系統(tǒng)的低壓部分，一般情況下設計壓力為1.6MPa，設計溫度為40℃，工作壓力為0.1～0.3 MPa左右。上述壓力容器多為普通單腔圓筒形儲存容器或管殼式換熱器，結構簡單，介質(zhì)為液態(tài)或氣態(tài)的氨，雜質(zhì)為少量的油、水等。氨具有毒性，比空氣輕并極溶于水，屬于堿性化學物質(zhì)，和空氣混合后體積比超過16%時遇火源會燃燒或爆炸。液氨本身對壓力容器無較大腐蝕特性，理論年腐蝕率僅0.08mm/年。因此，正常運行情況下，容器內(nèi)部的介質(zhì)腐蝕性可不作為制冷用壓力容器的主要失效源。

綜合考慮國內(nèi)冷庫的建造發(fā)展過程及現(xiàn)有管理現(xiàn)狀，從設計、制造、安裝、使用及檢驗等各個環(huán)節(jié)來考慮，冷庫用壓力容器的潛在安全隱患及失效模式體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）目前國內(nèi)在用的小型冷庫用壓力容器，尤其是早期投用的冷庫，大部分由無證設計、制造及安裝或沒有相應設計、制造及安裝資料，導致在設備運行使用、定期檢驗過程中無法追溯相應的主要設計技術參數(shù)、材質(zhì)等技術資料，設備運行過程中完全根據(jù)企業(yè)的管理制度、經(jīng)驗進行相應的運行、操作，難免會出現(xiàn)設備運行參數(shù)無法穩(wěn)定控制、無法正常進行運行日常維護，加速設備老化和失效。

2）國內(nèi)在用的冷庫大部分屬于私營、民營小型企業(yè)，其用途也涵蓋了儲運、海制品、蔬菜、制冰、冷飲等各個行業(yè)，管理水平參差不齊，尤其是一些早期的小型企業(yè)，其經(jīng)濟效益受季節(jié)性因素影響較大，企業(yè)規(guī)模小，沒有配備專業(yè)壓力容器相關技術人員，對承壓設備相關法律、法規(guī)及標準的了解幾乎是空白，導致在用壓力容器無法得到相應的嚴格管理和維護的重要因素。

3）對于冷庫用壓力容器，由于其企業(yè)零散，監(jiān)管難度大，導致冷庫用壓力容器監(jiān)管成為一個死角。很多小型冷庫用壓力容器一直處于自投用以來不檢驗的狀態(tài)，甚至很多企業(yè)連注冊的程序都沒有履行，注冊基本信息缺失。

4）冷庫用壓力容器大部分以氨制冷為主，由于系統(tǒng)運行狀態(tài)不確定，而氨氣本身具有較強的水溶性，一旦存在泄漏點，和外部的水汽熔合，會形成較強的堿性環(huán)境，對設備的外部腐蝕、腐蝕速率會有較大影響。結合上述因素，一旦維護不當，腐蝕減薄類環(huán)境一旦形成，會導致壓力容器的加速失效。

2 冷庫用壓力容器檢測主要難點及應對措施

由于國內(nèi)冷庫管理整體存在管理水平不高，技術資料不全的特點，同時其運行具有長周期不停產(chǎn)、難停車或停車損失大等特點，且部分冷庫用壓力容器具有低溫的特點，因此對冷庫用壓力容器實施檢驗檢測時存在潛在的諸多技術難度。

筆者曾多次碰到無法查詢冷庫容器檔案、注冊資料及設計、安裝原始資料，且無任何檢驗檢測報告，無法獲取設計壓力、設計溫度、材質(zhì)、設計壁厚、介質(zhì)等主要技術參數(shù)。這種現(xiàn)象會導致檢驗檢測人員無法對設備的合法使用參數(shù)進行確定，無法對設備強度進行確定，也無法對實測容器壁厚進行符合性判定。碰到上述問題，除按照TSG R0004《壓力容器定期檢驗規(guī)則》完成基本項目的檢驗檢測外，還得根據(jù)設備合于使用的基本原則，進行處理：

1）對設備管理狀態(tài)很差的企業(yè)，經(jīng)初步宏觀確認設備已經(jīng)不再具備繼續(xù)使用價值且設備本身存在潛在較大安全風險的，建議企業(yè)對設備進行更新處理。

2）對設備管理狀態(tài)較差的企業(yè)，經(jīng)初步宏觀確認設備維護狀態(tài)較好，仍具備繼續(xù)使用價值的，建議企業(yè)加強特種設備管理、制定管理制度、加快培訓特種設備專職管理人員，同時根據(jù)日常運行的穩(wěn)定工藝參數(shù)或結合可查詢的設備銘牌基本信息，由企業(yè)出具正式書面的基本操作參數(shù)信息，實施檢驗檢測，結合檢驗檢測結果對設備綜合安全狀態(tài)進行評價，給出結論。

3）對于容器缺失材質(zhì)，結合實測的最小設備壁厚，依據(jù)光譜分析或微取樣分析的結果，按照等同材質(zhì)或較低強度材質(zhì)的力學性能指標，對設備的主要承壓部件進行逐一的壁厚強度校核；同時對于外腐蝕嚴重且腐蝕速率不明的容器，除建議使用單位加強重新防腐處理外，一旦強度校核通過后，在一定時限內(nèi)，進行定期定點壁厚在線跟蹤，確認狀態(tài)穩(wěn)定后，則再納入正常檢驗檢測程序。

4）由于大部分冷庫用容器無法進行開罐倒液氨檢驗檢測，且部分容器屬于低溫容器。在實施表面磁粉檢測時，通過采用防凍液和水的混合物為磁粉的載體，混合比例根據(jù)低溫的程度而確定。在保證磁粉懸液能夠正常流動的基礎上，采取分段拆除保冷層，逐一分段檢測，結合采用A型試片逐一分段驗證檢測的靈敏度滿足要求的前提下，逐步完成相應部位的磁粉檢測；對于少量的不銹鋼制低溫容器，在實施滲透檢測時，則需要采用對比試塊完成靈敏度的驗證，制定合理的檢測工藝。同時在檢測實施時，采用大照度燈具或其他妥善的措施進行檢測部位的局部均勻加熱，分段實施完成檢測的方式。

5）對無法開罐檢驗的重點壓力容器停機狀態(tài)下，可以通過內(nèi)窺鏡的方式輔助完成；對于無法停機或不適合采用內(nèi)窺鏡完成內(nèi)部檢驗的設備，可以通過超聲波檢測，適當選取探頭對內(nèi)部潛在的腐蝕或開裂進行檢測。必要時，也可以采用高頻導波檢測技術對容器的內(nèi)部腐蝕進行參考性評估。

6）對重點壓力容器，由于聲發(fā)射能夠較理想的檢測活動性缺陷的存在，利用聲發(fā)射技術，采用系統(tǒng)本身的介質(zhì)進行加壓，來完成重點設備的聲發(fā)射檢測，對容器的潛在缺陷的活動性進行評估。

7）由于部分冷庫在冬天可能會停產(chǎn)，同時部分冷庫的運行也是間歇式運行，而不是全天24h一直運行，對于這類冷庫，在實施其壓力容器的檢驗檢測時，可以在冷庫間歇停機時，或者停產(chǎn)時完成相應壓力容器的檢驗檢測。

結合以上的處理措施并把握適當?shù)臋z測時機，在保證檢驗檢測實施可靠性的基礎上，通過各項檢測手段的結合，可以對設備的初步安全狀態(tài)有一個較為全面的了解。同時，對于如腐蝕速率等無法確定的問題，可以通過后續(xù)一段時間的定期跟蹤、補充或掌握相應的參數(shù)，最終根據(jù)系統(tǒng)認定運行的操作參數(shù)及檢測數(shù)據(jù)完成對容器的綜合定級、年限限定等，達到逐步地完善容器檢驗類管理資料，為冷庫用壓力容器的管理提供一定的技術支持。

3 結論

本文簡單地分析了冷庫用壓力容器的工藝基本特點，分析了其基本失效模式及檢驗檢測的難點所在，針對性地給出了建議性參考處理辦法。通過多項工程項目實踐表明，采取上述措施，是可以逐步實施冷庫用壓力容器的檢驗檢測過程來獲取有效的檢驗檢測技術數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)企業(yè)的管理狀況，在加強企業(yè)管理及壓力容器管理維護基礎上，通過一兩個檢驗周期，可以逐步地掌握冷庫用壓力容器的安全狀態(tài)，實現(xiàn)冷庫用壓力容器的有效管理。