真空粉末絕熱壓力容器真空度丟失案例淺析

徐洲凱 梁俊杰

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院南通分院 （江蘇南通 226000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，低溫壓力容器被越來越多地使用到各行各業(yè)中，為社會(huì)創(chuàng)造出不可估量的價(jià)值。低溫壓力容器按照絕熱方式大致可以分為真空絕熱、粉末絕熱、多層絕熱，而在實(shí)際應(yīng)用中又會(huì)將這3種絕熱方式加以整合，其中以真空粉末絕熱應(yīng)用最為廣泛。

日常檢驗(yàn)工作中，所接觸的液氧、液氮、液氬、液化天然氣等液化氣體貯罐大多為真空粉末絕熱壓力容器，其保證低日蒸發(fā)率的重要前提是把夾套真空度控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。倘若設(shè)備夾套的真空度丟失：輕則導(dǎo)致設(shè)備的絕熱性能下降，液化氣體大量汽化，設(shè)備內(nèi)筒壓力增高，安全閥頻繁起跳泄壓，貯罐內(nèi)介質(zhì)被排放浪費(fèi)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；重則引起設(shè)備爆炸事故，威脅人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

對于真空粉末絕熱壓力容器的定期檢驗(yàn)而言，由于設(shè)備本體結(jié)構(gòu)的特殊性，外部夾套并不承受內(nèi)壓，而承受內(nèi)壓的內(nèi)筒又無法進(jìn)行常規(guī)的檢驗(yàn)項(xiàng)目，故保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的夾套真空度就成了真空粉末絕熱壓力容器檢驗(yàn)的重中之重。本研究就檢驗(yàn)工作中遇到的一起真空粉末絕熱壓力容器夾套真空度丟失的案例作一些簡要的介紹分析。

1 設(shè)備情況簡介

案例設(shè)備是一臺(tái)盛裝液態(tài)二氧化碳的低溫液體貯罐，由江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院進(jìn)行定期檢驗(yàn)。該低溫液體貯罐的結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)備的具體性能參數(shù)詳表1。

表1 二氧化碳低溫液體貯罐性能參數(shù)

設(shè)備檢驗(yàn)時(shí)首先需要對設(shè)備的銘牌及產(chǎn)品質(zhì)量證明書等資料進(jìn)行一一核對，然后進(jìn)行常規(guī)的宏觀目視檢查。檢查發(fā)現(xiàn)該設(shè)備并無冒汗、結(jié)霜或者夾套變形等異?，F(xiàn)象，設(shè)備的支座安裝與固定也并無問題。隨后即對設(shè)備的安全附件進(jìn)行了查看，內(nèi)筒的安全閥整定壓力低于設(shè)備內(nèi)筒的設(shè)計(jì)壓力，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求并且安全閥與儀表等均在校驗(yàn)有效期內(nèi)。通過超聲波測厚儀對設(shè)備夾套壁厚進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)夾套壁厚略有減薄，但是還在設(shè)計(jì)圖紙要求的腐蝕裕度范圍內(nèi)，故不影響設(shè)備安全狀況等級的判定。同時(shí)設(shè)備夾套接管角焊縫的無損檢測也均無異常。最后按照TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求（對于真空絕熱壓力容器，設(shè)備夾套上裝有真空測試裝置的，需檢驗(yàn)夾套的真空度），用真空度測試儀對設(shè)備夾套的真空度進(jìn)行了測量，結(jié)果為133 Pa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過TSG 21—2016的要求（由表2所示）。

表2 固定式真空絕熱壓力容器真空度及日蒸發(fā)率指標(biāo)

2 設(shè)備真空度丟失原因分析

通過上述分析可以得知，對于真空粉末絕熱壓力容器來說，設(shè)備夾套的真空度丟失屬于非常嚴(yán)重的設(shè)備安全隱患，檢驗(yàn)人員必須協(xié)助使用單位盡快找到原因并排除安全隱患。根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場的檢驗(yàn)情況，液態(tài)二氧化碳低溫貯罐的夾套外表面并無冒汗、結(jié)霜或者變形等異?，F(xiàn)象，并且設(shè)備的夾套與內(nèi)筒壓力均無異常急劇升高的情況，故暫且排除因設(shè)備內(nèi)筒破損造成貯藏的液化氣體泄露，在設(shè)備夾套空間吸熱汽化導(dǎo)致夾套內(nèi)部壓力升高，從而丟失真空度的可能性。這樣一來，貯罐夾套破損致使夾套真空度丟失便成了可能性最大的原因。

基于以上分析結(jié)果，需要對設(shè)備夾套的外表面進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)致的宏觀檢查，同時(shí)也需要對進(jìn)出夾套的所有接管及其與夾套連接的角焊縫進(jìn)行宏觀檢查和百分百的無損檢測，但是檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。幾種導(dǎo)致真空粉末絕熱壓力容器夾套真空度丟失的原因均被一一驗(yàn)證，卻未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這一現(xiàn)象的真正原因。對隔壁一臺(tái)液氧貯罐的夾套真空度進(jìn)行了測量，結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，這樣也排除了真空度測試儀有問題的可能。后續(xù)通過與現(xiàn)場設(shè)備管理員的溝通交流得知，這臺(tái)設(shè)備隔壁的一臺(tái)液氧貯罐之前也出現(xiàn)過夾套真空度丟失的情況，使用單位便通知設(shè)備廠家到現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行重新抽真空但始終達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)值，通過多次檢查才發(fā)現(xiàn)是真空閥處的裂紋導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。在得知這一情況后，隨即對二氧化碳低溫液體貯罐的真空閥閥體進(jìn)行了滲透檢測，不出意外地發(fā)現(xiàn)一條長約6 mm的裂紋。于是當(dāng)場開具了特種設(shè)備檢驗(yàn)工作意見通知書，要求使用單位在設(shè)備真空度達(dá)標(biāo)前停止使用，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)解決設(shè)備問題，排除安全隱患。

在使用單位更換設(shè)備真空閥并重新對設(shè)備夾套抽真空后，檢測人員做了幾次回訪工作，幾次重新測量的設(shè)備夾套真空度數(shù)值均達(dá)到TSG 21—2016的要求，這說明此前該設(shè)備的夾套真空度丟失確實(shí)是由真空閥閥體裂紋導(dǎo)致的，并且這一問題在更換設(shè)備真空閥、重新對夾套抽真空后徹底解決。至此，這起真空粉末絕熱壓力容器夾套真空度丟失的事件就告一段落。

3 案例的引申與思考

通過上述案例可以知道，真空粉末絕熱壓力容器的定期檢驗(yàn)十分依賴設(shè)備夾套真空度這一參數(shù)，而且這一參數(shù)無法借助儀器設(shè)備通過直接的宏觀檢查得到，所以對于特種設(shè)備檢驗(yàn)人員來說，合理正確地選用與真空度獲取息息相關(guān)的真空度測試儀和真空規(guī)管尤為重要。下面以日常檢驗(yàn)工作中常用型號(hào)的真空度測試儀和真空規(guī)管來舉例說明。

真空規(guī)管是測量真空度的傳感器，其測量出來的信號(hào)傳輸?shù)秸婵斩葴y試儀上，經(jīng)過放大處理就可以顯示出被測環(huán)境的真空度。日常檢驗(yàn)工作中使用的真空規(guī)管大致分為三類：電阻規(guī)管，如52系列；熱偶規(guī)管，如 ZJ-51、ZJ-54、DV4、DV6 等；熱堆規(guī)管，如DP-8。以其中熱偶規(guī)管的4個(gè)常見型號(hào)為例，它們所能測量的量程與設(shè)定的電流都有或多或少的差異（見表3）。所以，在使用時(shí)并不是簡單地將真空度測試儀和真空規(guī)管與設(shè)備真空閥連接就能得到準(zhǔn)確的參數(shù)，還需要檢驗(yàn)人員根據(jù)設(shè)備狀況合理地選擇測量儀器并且設(shè)定正確的參數(shù)。

表3 常用熱偶規(guī)管性能參數(shù)

需要定期送往計(jì)量機(jī)構(gòu)校驗(yàn)的真空度測試儀更是如此。在平時(shí)的檢驗(yàn)工作中，只要使用的檢測儀器在檢驗(yàn)有效期內(nèi)，使用人員往往不會(huì)特別注意儀器設(shè)備的校準(zhǔn)證書；但是對于真空度測試儀這樣的設(shè)備來說，要想測量到真實(shí)準(zhǔn)確的真空度，就必須理解校準(zhǔn)證書中各項(xiàng)參數(shù)的含義。

首先需要知道的是，一臺(tái)真空度測試儀所能匹配的真空規(guī)管型號(hào)并不是單一的，在校準(zhǔn)證書中，計(jì)量校驗(yàn)機(jī)構(gòu)會(huì)明確標(biāo)注出此次校準(zhǔn)了哪幾個(gè)型號(hào)的真空規(guī)管以及它們對應(yīng)的量程、電流和精度，所以在檢驗(yàn)工作中使用的真空規(guī)管的型號(hào)必須在真空度測試儀的校準(zhǔn)證書內(nèi)，同時(shí)量程也符合該次檢驗(yàn)的需求，儀器的電流設(shè)定也要與校準(zhǔn)證書相對應(yīng)，這樣才能得到足夠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

設(shè)備夾套真空度作為真空粉末絕熱壓力容器定期檢驗(yàn)的項(xiàng)目之一，對于檢驗(yàn)工作來說有著十分重要的意義。作為特種設(shè)備檢驗(yàn)人員，更要加深對設(shè)備夾套真空度的理解，不單單要知道如何測量真空度，還要知道測量所得參數(shù)背后的含義和導(dǎo)致異常參數(shù)的原因及排除方法。特種設(shè)備檢驗(yàn)工作關(guān)系到廣大人民群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全，身為特種設(shè)備檢驗(yàn)人員，需要更加細(xì)心、更加負(fù)責(zé)地對待每一臺(tái)特種設(shè)備的檢驗(yàn)，尤其要注重與現(xiàn)場設(shè)備管理人員的溝通（因?yàn)閷υO(shè)備情況最熟悉的就是他們，在溝通中能發(fā)現(xiàn)低頭干活發(fā)現(xiàn)不了的問題）。只有這樣，才能做好特種設(shè)備的檢驗(yàn)工作，切實(shí)維護(hù)好特種設(shè)備的安全和人民群眾的利益。