低溫絕熱壓力容器失效因素與檢驗(yàn)評(píng)定技術(shù)研究

李軍，程波

（重慶市特種設(shè)備檢測(cè)研究院，重慶 401121）

在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)發(fā)展過(guò)程中，低溫絕熱壓力容器有著廣泛性應(yīng)用，和普通壓力容器相比較，低溫絕熱壓力容器在制造工藝上體現(xiàn)出明顯特殊性，內(nèi)部應(yīng)用的是夾套式結(jié)構(gòu)，其作用是加強(qiáng)密閉金屬內(nèi)膽與外殼間的絕熱性，并應(yīng)用真空粉末絕熱、多層絕熱材料等，進(jìn)一步提升容器的保冷效果。因?yàn)榈蜏亟^熱壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性顯著，故而造成其在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用期間失效問(wèn)題發(fā)生率增加，影響生產(chǎn)進(jìn)度與效率。本文主要對(duì)檢測(cè)評(píng)定低溫絕熱壓力容器失效的相關(guān)技術(shù)方法做出探究與分析。

1 低溫絕熱壓力容器失效因素

1.1 封頭直邊端開(kāi)裂

低溫絕熱壓力容器內(nèi)膽結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)制造期間，均是應(yīng)用奧氏體不銹鋼材料，封頭直邊端是開(kāi)裂現(xiàn)象發(fā)生率較高的區(qū)段，這主要是因?yàn)槿萜髦圃熳鳂I(yè)中應(yīng)力分布不勻稱，且直邊段在較大殘余應(yīng)力的作用下，形體發(fā)生明顯改變。

1.2 夾層與氣、液相銜接處的焊縫開(kāi)裂

低溫絕熱壓力容器在運(yùn)行期間若出現(xiàn)泄露問(wèn)題，一般會(huì)和銜接處焊接質(zhì)量存在密切相關(guān)性。設(shè)計(jì)缺乏合理性是造成該類質(zhì)量缺陷出現(xiàn)的主要因素，尤其是很多設(shè)計(jì)人員在參與設(shè)計(jì)工作中未能重視接管導(dǎo)熱性，以致充裝期間接管與殼體間形成較大溫差，這是導(dǎo)致接管與殼體間形成交變應(yīng)力的直接原因。因?yàn)閵A套材料是碳鋼材料，接管銜接處的夾套為低碳鋼，當(dāng)以上兩類材料處于相同溫度條件下時(shí)，形成的應(yīng)力指標(biāo)存在明顯差異性，進(jìn)而促進(jìn)開(kāi)裂問(wèn)題的發(fā)生。

1.3 真空失效

在對(duì)低溫絕熱壓力容器夾層真空度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)真空度、日蒸發(fā)率是評(píng)估壓力容器使用性能與黏性的重要指標(biāo)，在檢測(cè)實(shí)踐中，因?yàn)閮?nèi)部真空管管型不統(tǒng)一，此時(shí)若檢測(cè)人員處理方法不合理，則很可能造成真空檢測(cè)結(jié)果精度降低，誘發(fā)誤判問(wèn)題。

2 低溫絕熱壓力容器檢測(cè)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 真空管腐蝕損壞

低溫絕熱壓力容器的運(yùn)行環(huán)境以室外為主，氣溫、濕度、降雨及多風(fēng)等自然氣候的不確定性，很可能造成真空管出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。當(dāng)前，我國(guó)針對(duì)真空管防護(hù)裝置的應(yīng)用尚未做出明確規(guī)定，造成結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)期間缺乏相應(yīng)的保護(hù)罩，此時(shí)真空管損壞的風(fēng)險(xiǎn)明顯提升。在對(duì)低溫絕熱壓力容器真空管檢測(cè)過(guò)程中，若技術(shù)人員未能嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)程操作，則很可能對(duì)真空管腐蝕的形成、發(fā)展有很大促進(jìn)作用。增加了真空管損壞、斷裂等發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 判定方法缺乏合理性

當(dāng)下，工業(yè)領(lǐng)域中選用的真空管結(jié)構(gòu)類型繁多，在定期檢測(cè)工作中，接口不一致等問(wèn)題頻頻發(fā)生，外加容器內(nèi)部介質(zhì)之間存在差異性且所處環(huán)境有別，進(jìn)而會(huì)對(duì)真空檢測(cè)結(jié)果形成影響。若夾層氣體含量攀升、夾層材料外露、熱導(dǎo)率提升等，均會(huì)造成真空度指標(biāo)有不同程度的回落。在具體檢測(cè)實(shí)踐中，相關(guān)人員一定要全面錄入與壓力容器運(yùn)行相關(guān)的信息，并綜合分析，以評(píng)估其內(nèi)部是否存在結(jié)露、結(jié)霜、壓力異常、安全閥頻繁起跳、安全保護(hù)裝備性能異常等不良情況。以上問(wèn)題均是影響最后檢測(cè)結(jié)果的主要因素，若不能全面分析，則一定會(huì)降低檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3 低溫絕熱壓力容器的檢驗(yàn)評(píng)定技術(shù)

3.1 明確低溫絕熱壓力容器檢測(cè)項(xiàng)目

在對(duì)低溫絕熱壓力容器檢驗(yàn)狀況進(jìn)行整體分析并探析檢驗(yàn)期間問(wèn)題成因的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)檢測(cè)方法在應(yīng)用過(guò)程中，在科學(xué)性、合理性方面不占優(yōu)勢(shì)，尤其是在管路密封性、附件性能、連接件功能、絕熱性等試驗(yàn)中，難以進(jìn)行多重校核，這樣就會(huì)間接影響耐壓試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。在氣密試驗(yàn)進(jìn)程中，相關(guān)人員應(yīng)將工作的側(cè)重點(diǎn)放置在不同連接點(diǎn)和連接位置運(yùn)行安全性的分析上，明確以上部位是否存在氣密性差的問(wèn)題，若氣密性參數(shù)超出額定限值，則內(nèi)膽與夾層真空度檢測(cè)結(jié)果的精確度會(huì)偏低，如果僅利用歷史實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，即通過(guò)結(jié)露、霜等進(jìn)行判斷，通常也是存在諸多不確定性、不科學(xué)性。另外，即便壓力容器在運(yùn)行期間存在泄露問(wèn)題，此時(shí)若單純采用氣密性檢驗(yàn)，也很難探查到具體泄露點(diǎn)；若發(fā)現(xiàn)材料泄漏現(xiàn)象不是很嚴(yán)重，則選用真空劑進(jìn)行判斷與處理，通常是一個(gè)良策。

當(dāng)壓力容器的腐蝕深度已超出了極限水平，外加容器生產(chǎn)制造中結(jié)構(gòu)存在不合理問(wèn)題或檢測(cè)人員不能正確查明影響因素時(shí)，則需開(kāi)展強(qiáng)度校核工作，以此去明確所形成的問(wèn)題是否會(huì)對(duì)壓力容器運(yùn)行安全性、有效性形成不良影響。

3.2 建設(shè)健全技術(shù)方案

結(jié)合當(dāng)下低溫絕熱壓力容器檢驗(yàn)、評(píng)定工作運(yùn)行實(shí)況，發(fā)現(xiàn)技術(shù)方案的完善性、優(yōu)質(zhì)性，是促進(jìn)相關(guān)工作順利、有效開(kāi)展的基礎(chǔ)條件，方案設(shè)計(jì)情況對(duì)檢驗(yàn)、評(píng)定工作形成的影響是巨大的。故而，健全技術(shù)方案，具有很大現(xiàn)實(shí)意義。可從如下幾方面著手：

（1）在檢驗(yàn)、評(píng)定低溫絕熱壓力容器過(guò)程中，始終要秉持針對(duì)性原則去選擇技術(shù)類型，若在技術(shù)應(yīng)用期間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)處置，以減少或規(guī)避失效隱患長(zhǎng)期積累的現(xiàn)象。

（2）在技術(shù)操作期間，對(duì)與壓力容器運(yùn)行失效的有關(guān)數(shù)據(jù)、信息，均要及時(shí)、全面采集，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性對(duì)容器失效缺陷的有效彌補(bǔ)，保證為檢驗(yàn)、評(píng)定工作開(kāi)展創(chuàng)造更大效益。

3.3 無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代背景下，檢驗(yàn)、評(píng)定技術(shù)均朝著更高端的方向發(fā)展進(jìn)步，在低溫絕熱壓力容器故障檢驗(yàn)、性能評(píng)定領(lǐng)域，合理應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，取得的結(jié)果是極為有效的。主要原因可做出如下兩點(diǎn)分析。

（1）采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)低溫絕熱壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，不會(huì)對(duì)容器結(jié)構(gòu)完整性造成任何損傷，且更能精確性的檢測(cè)、評(píng)估容器外、內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能，為容器檢修、養(yǎng)護(hù)工作的開(kāi)展提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。比如，紅外線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫絕熱壓力容器不同部位、不同元器件性能的檢測(cè)，且獲得的數(shù)據(jù)信息在全面性上占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)，在該技術(shù)的引導(dǎo)下，壓力容器檢驗(yàn)、評(píng)定工作可靠、有效運(yùn)行，檢測(cè)效果獲得了容器用戶群體的一致好評(píng)。

（2）為實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫絕熱壓力容器全面檢測(cè)，檢測(cè)人員一定要具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略思想，針對(duì)重要的檢測(cè)內(nèi)容或關(guān)鍵點(diǎn)等，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求，聯(lián)合應(yīng)用多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以保證檢驗(yàn)、評(píng)定工作效能的最大化。

3.4 氣密性檢測(cè)

氣密性，是影響低溫絕熱壓力容器運(yùn)行效率的關(guān)鍵指標(biāo)，且會(huì)對(duì)容器本體安全指標(biāo)形成明顯影響，即便是誘發(fā)十分微小的問(wèn)題，即刻有效彌補(bǔ)的概率很低。從這一點(diǎn)上分析，加強(qiáng)對(duì)低溫絕熱壓力容器氣密性的檢測(cè)，應(yīng)是容器檢驗(yàn)、評(píng)定工作中的重要內(nèi)容之一，也是優(yōu)化容器運(yùn)行效能、促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展進(jìn)步的有效辦法，同時(shí)也有益于完善壓力容器檢驗(yàn)、評(píng)定工作體系。在具體檢測(cè)實(shí)踐中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)容器各零部件性能指標(biāo)的檢測(cè)，以減少或規(guī)避漏氣情況的發(fā)生，這在很大程度上有益于維持容器內(nèi)部真空度的相對(duì)穩(wěn)定性，這主要是由于氣候條件、人員技術(shù)水平與制造材料等多種因素會(huì)影響真空夾層結(jié)構(gòu)與功能，進(jìn)而促進(jìn)漏氣現(xiàn)象的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程，誘導(dǎo)低溫絕熱壓力容器在運(yùn)行期間出現(xiàn)失效問(wèn)題，降低生產(chǎn)作業(yè)安全性、高效性。與此同時(shí)，在對(duì)低溫絕熱壓力容器檢驗(yàn)、評(píng)定過(guò)程中，一定要加強(qiáng)對(duì)其內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)的測(cè)評(píng)，全面、詳盡掌握有關(guān)信息，這在很大程度上有益于減少容器內(nèi)部漏氣位置的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器功能、結(jié)構(gòu)完整性等的有效維護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合全文，對(duì)低溫絕熱壓力容器檢驗(yàn)、評(píng)定的必要性有更全面認(rèn)識(shí)，同時(shí)也掌握了幾點(diǎn)誘發(fā)容器運(yùn)行失效的因素，在此基礎(chǔ)上提出幾點(diǎn)方法，分別是明確低溫絕熱壓力容器檢測(cè)項(xiàng)目、建設(shè)健全技術(shù)方案、無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)以及嚴(yán)格落實(shí)氣密性檢測(cè)工作等。相關(guān)人員在實(shí)踐中應(yīng)連續(xù)總結(jié)容器檢驗(yàn)、評(píng)定的相關(guān)技術(shù)，以最大限度提升低溫絕熱壓力容器運(yùn)行效能，為工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程添加“羽翼”。