淺談低溫絕熱氣瓶定期檢驗(yàn)

林楠　蘇振山

摘 要：文章根據(jù)低溫絕熱氣瓶的特點(diǎn)，對氣瓶在定期檢驗(yàn)過程中的重點(diǎn)項(xiàng)目、技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，對缺少具體標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的情況下如何進(jìn)行定期檢驗(yàn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：低溫；絕熱；氣瓶；定期檢驗(yàn)

中圖分類號：TQ05113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0207-02

隨著低溫技術(shù)的不斷發(fā)展、適用領(lǐng)域的不斷延伸，目前已應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和民用生活領(lǐng)域。低溫絕熱氣瓶又被成為焊接絕熱氣瓶，主要用來儲(chǔ)存液氧、液氮、液氬等低溫液化氣體，有著安全可靠、使用方便、裝載率高以及重復(fù)使用等特點(diǎn)，近幾年來發(fā)展迅速。低溫絕熱氣瓶的結(jié)構(gòu)為全封閉真空夾層容器，由低溫液體作為介質(zhì)，內(nèi)膽無法直接檢驗(yàn)。另一方面，在檢驗(yàn)規(guī)范、規(guī)程方面沒有統(tǒng)一的規(guī)定，實(shí)際檢驗(yàn)中較為繁瑣，增加了檢驗(yàn)工作的難度[1]。

1 檢驗(yàn)參考依據(jù)

低溫絕熱氣瓶定期檢驗(yàn)工作開展的依據(jù)和技術(shù)規(guī)范是目前的首要問題，我國在設(shè)計(jì)、制造低溫絕熱方面的標(biāo)準(zhǔn)公布較晚，目前進(jìn)入定期檢驗(yàn)周期的低溫絕熱氣瓶使用的大多都是企業(yè)自身標(biāo)準(zhǔn)。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定低溫絕熱氣瓶的定期檢驗(yàn)周期為3年，但是在實(shí)踐中，相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范以及定期檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于低溫絕熱氣瓶的發(fā)展。

低溫絕熱氣瓶的結(jié)構(gòu)是在大興低溫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備基礎(chǔ)上改造的真空夾套式結(jié)構(gòu)，主要分為不銹鋼內(nèi)、外膽、高真空絕熱夾層、內(nèi)置式蒸發(fā)器、增壓盤管和閥門管路安全系統(tǒng)。在密閉金屬內(nèi)膽與外殼之間布置多層反射屏與隔熱材料，使夾層具備一定的真空度，從而形成高真空絕熱區(qū)域，避免熱量通過熱輻射、對流或傳到的形式進(jìn)入到內(nèi)膽，達(dá)到完美儲(chǔ)存的目的。這種氣瓶在制造中需要低溫、真空、氦質(zhì)譜檢漏、壓力容器等多方面的知識(shí)，是結(jié)合低溫絕熱壓力容器制造技術(shù)的一種技術(shù)密集型產(chǎn)品[2]。

2 重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目與技術(shù)要點(diǎn)

2.1 技術(shù)資料審查

該階段是對之前的檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評價(jià)，主要是對氣瓶夾層真空度的變化速率進(jìn)行分析，是決定氣瓶能否進(jìn)入下一個(gè)檢驗(yàn)周期的關(guān)鍵。

2.2 內(nèi)外部檢查

低溫絕熱氣瓶內(nèi)外部的檢查項(xiàng)目與方法和壓力容器及氣瓶的檢驗(yàn)基本相同，但是由于低溫絕熱氣瓶結(jié)構(gòu)的特殊性，在檢驗(yàn)過程中還是有一定的差別

通過對低溫絕熱氣瓶的分析可以得出，內(nèi)外筒體經(jīng)過頸管焊接連接，主要負(fù)責(zé)固定支撐，內(nèi)筒體通過頸管懸掛的方式，進(jìn)行單端支撐。被懸掛的內(nèi)筒體在運(yùn)輸以及移動(dòng)的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)擺動(dòng)或扭轉(zhuǎn)的情況，同時(shí)低溫液體充裝時(shí)的沖力也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)筒體的晃動(dòng)。最大應(yīng)力一般出現(xiàn)在頸管與內(nèi)筒體上封頭連接處。頸管的一端在內(nèi)筒與低溫接觸，另一端和頂部管路分配頭連接，不僅要承受內(nèi)筒體運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)的慣性載荷，同時(shí)還要負(fù)擔(dān)較大的內(nèi)外溫差，因此檢查中要格外注意頸管與內(nèi)外筒提連接處的角焊縫。

低溫絕熱氣瓶在運(yùn)輸中外殼難免會(huì)經(jīng)受一些碰撞。由于外殼屬于常壓結(jié)構(gòu)件，壁一般在2.5 mm，因此檢查中還要注意因碰撞形成凹陷的面積、折皺、突變部位的裂紋、焊接等。尤其要注意凹陷的深度，低溫絕熱平的真空夾層面積有限，其中還包括多層絕熱材料與蒸發(fā)器管道，過度擠壓會(huì)對這些部件造成一定的損傷。

2.3 安全附件與閥門檢驗(yàn)

低溫絕熱氣瓶中的安全附件與閥門檢驗(yàn)大多可以按照國家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，要注意的是對特殊性較強(qiáng)的組合調(diào)壓器的檢驗(yàn)。組合調(diào)壓器指的是低溫絕熱氣瓶的增壓賄賂和節(jié)氣賄賂上使用的合并時(shí)調(diào)壓器，主要功能是確保在高排放過程中有一定的驅(qū)動(dòng)壓力。工作原理是建立一個(gè)從容器底部液體經(jīng)過增壓調(diào)節(jié)器到容器頂部的氣體空間的通道[3]。當(dāng)增壓閥打開且容器壓力小于增壓調(diào)節(jié)器的設(shè)定時(shí)，取自容器的液體在內(nèi)置熱交換器內(nèi)蒸發(fā)，膨脹出的液體會(huì)進(jìn)入氣瓶的上方從而增加壓力，通過該壓力將驅(qū)動(dòng)液體或氣體輸出系統(tǒng)。

同時(shí)在節(jié)氣回路中功能是優(yōu)先從氣瓶內(nèi)液體上方的氣相空間中提取液體。原理是從氣瓶中提取氣體時(shí)，氣瓶上方氣相空間中過強(qiáng)的壓力氣體會(huì)從該區(qū)域中直接流向輸出閥，從而控制瓶內(nèi)的正常操作壓力。

由于組合調(diào)壓器特點(diǎn)以及工作原理，決定了增壓和節(jié)氣的雙重功能。一般增壓值與節(jié)氣值之間的緩沖壓力在0.1～

0.15 MPa。出廠時(shí)的增壓值設(shè)置一般為0.5 MPa，增壓值的調(diào)整直接決定于彈簧的松緊度頂壓鼓膜片完成。組合調(diào)壓器的調(diào)整是附件檢驗(yàn)中的重點(diǎn)，若壓力值過大會(huì)導(dǎo)致安全閥頻跳，浪費(fèi)氣源；若壓力值過小則會(huì)會(huì)影響液氣轉(zhuǎn)換，難以確保流量輸出。

此外，當(dāng)組合調(diào)壓器長期使用后，彈簧、鼓膜片可能會(huì)出現(xiàn)變形、裂紋等問題，導(dǎo)致組合調(diào)壓器無法正常工作，使氣瓶內(nèi)壓力升高，安全閥頻跳，大量儲(chǔ)存液體泄露，不僅浪費(fèi)了氣源，同時(shí)還有一定的危險(xiǎn)性[4]。

2.4 耐壓與氣密性實(shí)驗(yàn)

耐壓試驗(yàn)一般采用氣壓試驗(yàn)，主要有以下幾方面原因：

第一，低溫絕熱氣瓶中為低溫液體，夾套內(nèi)部有和內(nèi)膽不可隔斷的內(nèi)置式蒸發(fā)器和增壓器，管路系統(tǒng)繁瑣，若采用水壓試驗(yàn)，排除不僅很可能導(dǎo)致低溫結(jié)冰堵塞氣瓶管路；

第二，氣瓶內(nèi)、外容器采用的大多是不銹鋼材料，水壓試驗(yàn)可能導(dǎo)致氯離子應(yīng)力腐蝕； 第三，氣瓶公稱壓力一般小于3.5 MPa，和常溫氣瓶相比壓力較小，安全系數(shù)更高。

氣密性實(shí)驗(yàn)的主要目的是對氣瓶的安全附件和其他附件組裝后接口的密封部位是否泄漏進(jìn)行檢查，因此一般當(dāng)安全附件及閥門全部安裝完畢后再進(jìn)行。

檢查中，尤其是關(guān)注安全附件的螺紋接口，安全附件的檢驗(yàn)周期小于氣瓶檢驗(yàn)周期，在氣瓶檢驗(yàn)周期中需要對安全附件進(jìn)行多次拆卸組裝，接口容易損壞。安全附件和內(nèi)膽相連，在氣瓶正常運(yùn)行過程中無法隔斷，一旦螺紋接口泄漏，就會(huì)影響到氣瓶的正常運(yùn)行。

2.5 真空度測試與漏放氣速率測量

絕熱性能是判斷低溫絕熱氣瓶安全性與實(shí)用性的核心指標(biāo)之一，絕熱性能取決于夾層真空度的高低以及多層絕熱材料的質(zhì)量，由于多層絕熱材料的特性，因此對真空度的要求較高。當(dāng)真空度不同時(shí)，導(dǎo)熱性能也會(huì)隨之改變，隨著真空率的下降而上升。因此，低溫絕熱氣瓶的絕熱性直接取決于夾層絕熱空間的真空度。一旦真空度完全喪失，低溫液體會(huì)迅速汽化，導(dǎo)致嚴(yán)重的泄漏事故，難以保證其安全性。

真空是一個(gè)相對的概念，并不是絕對的。影響夾層真空度的原因主要有以下幾方面：

第一，真空中的吸附材料會(huì)從真空中吸收微量氣體分子，長時(shí)間使用后會(huì)使吸氣逐漸飽和，解吸作用增強(qiáng)，降低真空度，此時(shí)需要重新抽真空；

第二，氣瓶受壓部件可能出現(xiàn)泄漏情況，導(dǎo)致真空度降低，同時(shí)還會(huì)對低溫絕熱氣瓶的正常運(yùn)行造成影響，此時(shí)需要及時(shí)修理，重新抽真空。

檢驗(yàn)中對真空度的要求是保證氣瓶可以正常使用到下個(gè)檢驗(yàn)周期。當(dāng)真空度測試符合相關(guān)要求時(shí)，不代表氣瓶就可以使用到下個(gè)周期，而是需要考慮到真空度降低速率，主要取決于夾層的泄漏以及材料的放氣現(xiàn)象。在真空度測試的基礎(chǔ)上通過漏放氣速率測量來判斷氣瓶進(jìn)入下個(gè)檢驗(yàn)周期可能達(dá)到的真空度，從而判斷是否需要進(jìn)行重新抽真空操作[5]。

2.6 靜態(tài)蒸發(fā)率測試

低溫絕熱氣瓶蒸發(fā)率是判斷氣瓶的節(jié)能及安全的重要指標(biāo)之一，如果氣瓶在靜態(tài)蒸發(fā)率檢測方面不合格，則必須立刻進(jìn)行維修，直到測試合格，否則不能正常投入使用[6]。靜態(tài)蒸發(fā)率的規(guī)定，見表1。

根據(jù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣瓶夾層真空度的檢測符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，基本上靜態(tài)蒸發(fā)率都為合格。

3 結(jié) 語

目前我國還沒有針對低溫絕熱氣瓶的檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)與安全技術(shù)規(guī)范，還需要不斷的完善與總結(jié)，形成系統(tǒng)的、標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)方案。當(dāng)前狀況下，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與各地特種設(shè)備安全監(jiān)察處的溝通，了解低溫絕熱氣瓶的運(yùn)行情況，加強(qiáng)檢驗(yàn)流程，保證低溫絕熱氣瓶的實(shí)用性與安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張永鴻，曹平波.低溫絕熱氣瓶定期檢驗(yàn)探討[J].中國化工裝備，2011，13

（4）：28-31，12.

[2] 岳云飛，趙耀明.低溫絕熱氣瓶定期檢驗(yàn)中抽真空技術(shù)的探討[J].中國 化工裝備，2011，13（6）：10-12.

[3] 馬小紅，陳叔平，任永平，等.LNG車載氣瓶[J].煤氣與熱力，2011，31（9）：

56-70.

[4] 丁棟，陳聯(lián)，孫冬花，等.車載LNG氣瓶絕熱性能定期檢測方法分析[J].真 空與低溫，2016，22（3）：157-161，172.

[5] 杜鵬，劉康林，方立，等.基于熱成像法的低溫容器無損檢測[J].化工機(jī)

械，2012，39（6）：784-787.

[6] 施衛(wèi).關(guān)于使用低溫絕熱氣瓶的經(jīng)濟(jì)效益和定期檢驗(yàn)問題的思考[J].

科技展望，2014，（21）：239-239.