氨制冷系統(tǒng)管道安裝過程中的要點(diǎn)控制

摘 要：氨制冷系統(tǒng)管道安裝工程質(zhì)量的好壞，是影響氨制冷系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素。文章從管道材料、管道布置、吹掃試驗(yàn)三方面對(duì)氨制冷系統(tǒng)管道安裝過程中的特殊要求進(jìn)行闡述，通過要點(diǎn)控制，進(jìn)而有效地提高管道安裝質(zhì)量，保障氨制冷系統(tǒng)安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：氨制冷；管道安裝；要點(diǎn)控制

1 概述

氨，是一種無色氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味，極易液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700KPa到800KPa，即液化成無色液體，同時(shí)放出大量的熱。液態(tài)氨汽化時(shí)吸收大量的熱，使周圍物質(zhì)的溫度急劇下降。氨的蒸發(fā)潛熱大，單位質(zhì)量制冷量、單位容積制冷量均大，消耗臭氧潛能值ODP和使全球變暖潛能值GWP則均為零[1]，是一種非常理想的制冷劑。然而氨具有極大的危險(xiǎn)性，在空氣中爆炸極限為15%-28%，最高容許質(zhì)量濃度為30mg/m3，當(dāng)氨蒸汽在空氣中體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0.5%-0.6%時(shí)，人在其中停留0.5 h即可中毒。

因此以氨作為制冷劑的制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是安全問題，其核心是管道安全。氨制冷系統(tǒng)管道安裝工程質(zhì)量的好壞，是影響氨制冷系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素。

2 安裝過程中的要點(diǎn)控制

2.1 管道材料

選擇合格的管道材料，是氨制冷系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提。在對(duì)材料的把控上，以下幾點(diǎn)在安裝過程中需要特別注意。

管道材料在安裝前必須進(jìn)行除銹、清洗和干燥，保證系統(tǒng)的清潔。氨制冷系統(tǒng)是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，氨在系統(tǒng)內(nèi)不停地進(jìn)行液化-汽化循環(huán)。管道內(nèi)部如果有鐵銹、焊渣或污物，則有可能堵塞節(jié)流閥件、濾網(wǎng)，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低氨壓縮機(jī)的效率和使用壽命，如果雜物或焊渣進(jìn)入壓縮機(jī)氣缸則可能會(huì)造成拉缸事故[2]。因此，安裝前應(yīng)做好管道材料的清潔工作，將鋼管內(nèi)的鐵銹、污物除去，把管道內(nèi)壁清理干凈，為了確保系統(tǒng)潔凈，采用氬弧焊打底的焊接工藝，以避免產(chǎn)生焊渣等雜物。

彎管在管道系統(tǒng)中是受力最為薄弱的地方，也是易形成應(yīng)力集中的地方，為了減緩彎管所承受的應(yīng)力，減小制冷劑在其流動(dòng)的阻力損失，一般采用工廠預(yù)制的彎曲半徑不小于3.5倍（熱彎）或4倍（冷彎）管徑的彎管。這類彎曲半徑的彎管，在有制造許可的壓力管道元件生產(chǎn)廠家是可以事先訂制的。

氨制冷系統(tǒng)管道三通的做法與其他管道的也有所不同，為減少介質(zhì)流動(dòng)阻力，要求支管彎制成弧形，且弧形方向與介質(zhì)流動(dòng)方向一致，再與主管焊接，如圖1所示；當(dāng)支管與干管直徑相同且直徑小于50mm 時(shí)，則需將干管局部加大一號(hào)，再按上述要求焊接，如圖2所示；當(dāng)管道變徑時(shí)，應(yīng)采用同心異徑管，如圖3所示：

2.2 管道布置

在安裝過程中，特別需要注意氨制冷系統(tǒng)管道的布置，既要避免形成“氣袋”、“液囊”，也要分析管道柔性，合理設(shè)置補(bǔ)償。

氨制冷系統(tǒng)管道的布置，對(duì)其供液管應(yīng)避免形成“氣袋”，回氣管應(yīng)避免形成“液囊”。在安裝過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照要求，液體管道不得有局部向上的凸出部分，以免形成“氣袋”；氣體管道在走向上不得有局部下凹，以免形成“液囊”。水平布置的制冷系統(tǒng)的回氣管外徑大于108mm時(shí)，其變徑元件應(yīng)選用偏心異徑管接頭，并應(yīng)保證管道底部平齊。同理，從液體干管引出支管，應(yīng)從干管底部或側(cè)面引出，從氣體干管上引出支管，應(yīng)從干管頂部或側(cè)面接出。

低壓側(cè)制冷管道的直線段超過100m，高壓側(cè)制冷管道直線段超過50m時(shí)，應(yīng)設(shè)置補(bǔ)償器，并應(yīng)在管道的適當(dāng)位置，設(shè)置導(dǎo)向支架和滑動(dòng)支、吊架。這一要求很容易被忽視。做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析，就可以了解安裝管道補(bǔ)償器的必要性。低壓側(cè)管道的最低工作溫度取-48℃，高壓側(cè)管道的排氣溫度取140℃，管道安裝環(huán)境溫度取20℃，低壓側(cè)管道按100m20無縫鋼管計(jì)算得到的收縮量為70mm，高壓側(cè)管道按50m20無縫鋼管計(jì)算得到的伸長(zhǎng)量為70mm，應(yīng)用胡克定律可以計(jì)算低壓側(cè)管道由熱位移引起的軸向拉力為136MPa，高壓側(cè)管道由熱位移引起的軸向壓應(yīng)力為266MPa，已經(jīng)超出20無縫鋼管的許用應(yīng)力130MPa。這時(shí)如果沒有合理設(shè)置導(dǎo)向支架，管道存在拉應(yīng)力或壓縮應(yīng)力過大而導(dǎo)致破壞的可能[3]。因此，在管道安裝過程中，對(duì)于較長(zhǎng)的氨制冷直線管道，應(yīng)安裝補(bǔ)償裝置。

2.3 吹掃試驗(yàn)

管道的吹掃排污應(yīng)在強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)之前進(jìn)行，吹掃合格以后進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。在這個(gè)環(huán)節(jié)常見的問題有吹掃不合格，強(qiáng)度試驗(yàn)不合格，嚴(yán)密性不合格。

整個(gè)氨制冷系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)密封而又清潔的系統(tǒng)，不得有任何雜物存在，因此吹掃工作非常重要，必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行。安裝工作完成后，必須用壓縮空氣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行掃吹。吹掃應(yīng)用0.8MPa（表壓）的壓縮空氣，進(jìn)行分段吹掃、排污。在每個(gè)分段的最低點(diǎn)設(shè)排污口，反復(fù)幾次，直至將污物全部吹出。吹掃的順序按主管、支管依次進(jìn)行。吹掃出的臟物，不得進(jìn)入已吹掃合格的管道。吹掃過程中，注意觀察，目測(cè)排氣無煙塵時(shí)，在距離排氣口0.3m的地方設(shè)置一處白漆木靶，如果5min內(nèi)木靶無鐵銹、塵土、水分或其他雜物，即吹掃合格。

目前，安裝單位對(duì)氨制冷系統(tǒng)管道的焊接質(zhì)量控制都很嚴(yán)格，很少出現(xiàn)因?yàn)楹附踊蛘哐b配原因?qū)е聫?qiáng)度試驗(yàn)不合格。但是在強(qiáng)度試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，常有試驗(yàn)不合格的情況出現(xiàn)，其原因是未在安裝閥門前進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，閥門產(chǎn)生內(nèi)漏，導(dǎo)致試驗(yàn)不合格。氨制冷系統(tǒng)管道閥門在安裝前每一個(gè)閥門都應(yīng)清洗，除去油污和鐵銹，并注意檢查密封效果，作強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)，其試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)按設(shè)計(jì)文件和設(shè)備技術(shù)文件的規(guī)定進(jìn)行，合格后應(yīng)保持干燥。

強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，將系統(tǒng)壓力降至其各自對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力，繼續(xù)保持這個(gè)壓力值，6h后開始記錄壓力表讀數(shù)，經(jīng)24h查驗(yàn)壓力表讀數(shù)。在此過程中，也有可能出現(xiàn)超過允許值的壓力降。其原因是沒有嚴(yán)格按照以上要求進(jìn)行試驗(yàn)。安裝單位通常采用空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)，強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，將系統(tǒng)壓力降至嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力，然后馬上開始記錄壓力表讀數(shù)或者沒有嚴(yán)格按規(guī)定6h后開始記錄讀數(shù)。這樣做的后果就是管道內(nèi)空氣沒有一個(gè)足夠長(zhǎng)時(shí)間的冷卻穩(wěn)壓的過程，管道內(nèi)因氣體溫降導(dǎo)致的壓降難以計(jì)算，很容易導(dǎo)致嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格。必須嚴(yán)格按照嚴(yán)密性試驗(yàn)的要求，穩(wěn)壓以后再進(jìn)行讀數(shù)，確保嚴(yán)密性試驗(yàn)的可靠、有效。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章旨在敘述氨制冷系統(tǒng)管道在安裝過程中的特殊規(guī)定，從管道材料、管道布置、吹掃試驗(yàn)三個(gè)方面提出一些需要特別注意或者容易忽視的地方，希望能為氨管道的安裝、監(jiān)督檢驗(yàn)有幫忙、指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]史國(guó)敏.氨作為制冷劑的技術(shù)分析[J].高橋石化，2005（1）：53.

[2]肖進(jìn)華.氨制冷系統(tǒng)壓力管道安裝的注意事項(xiàng)[J].特種設(shè)備安全技術(shù)，2006（1）：44-45.

[3]熊從貴，林翔，林通.氨制冷系統(tǒng)的壓力管道安全[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2015（41-2）：49-51.

作者簡(jiǎn)介：陳其錦（1983-），男，工程師，主要從事承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。