真空絕熱壓力容器使用管理與定期檢驗要求

周欣，秦成

（海南省鍋爐壓力容器與特種設備檢驗所，海南 ?？?570203）

真空絕熱壓力容器作為液態(tài)產品儲存容器的一種，常用于儲存液氧、液氮、液化天然氣等。真空絕熱壓力容器中的低溫液體一旦汽化，將產生極大的能量，造成泄漏、爆炸等事故。隨著我國環(huán)境治理力度的加大，天然氣作為清潔能源在各個領域的應用越來越廣泛。真空絕熱壓力容器作為天然氣主要儲存設備，其使用量急劇增加，企業(yè)短時間缺少有經驗的操作人員和管理人員，造成設備在運行和維護過程中存在很大的安全隱患。真空絕熱壓力容器的結構區(qū)別于普通的壓力容器，由于其采用獨特的雙層夾套結構，內膽無法直接檢驗且真空夾層對真空度有特殊要求，加之相應的檢驗規(guī)范、規(guī)程不明確，實際檢驗的操作性不強，因此，給定期檢驗工作帶來了一定的難度。

1 安全管理問題

目前，大部分小型LNG 點供裝置的特種設備數量比較少，不滿足《特種設備使用管理規(guī)則》（TSG 08-2017）要求的設置特種設備安全管理機構和配備專職安全管理員，導致一些使用單位在安全管理上不重視，安全管理制度和操作制度的內容制定方面相當欠缺，日常的維護保養(yǎng)和安全檢查記錄不完善。2019 年，我國對特種設備作業(yè)人員項目進行精簡整合，取消了原來的固定式壓力容器操作（R1）項目，一般固定式壓力容器不再需要取得作業(yè)人員資格。但由于裝卸作業(yè)引起的火災爆炸事故占特種設備事故中比例不小，還是建議使用單位人員取得新版特種設備作業(yè)人員目錄中的移動壓力容器充裝（R2）資格證書，具有一定的應急處理能力后再上崗操作，以保證特種設備的安全運行。在檢驗過程中，發(fā)現一些供氣企業(yè)會根據經營情況經常移裝儲罐為用戶提供氣體。由于設備管理不善，移裝過程中使部分出廠技術資料和檢驗報告缺失，忽略壓力容器的設計使用年限等問題，導致移裝后不能辦理使用登記和檢驗。目前，國家對LNG 點供氣化站到的設計和規(guī)劃缺乏相應的規(guī)范和要求，造成真空絕熱設備使用現場未設置安全警示標志和安全出口，消防器材未滿足生產安全要求，罐區(qū)無安全防護裝置等情況，存在相當大的安全隱患。鑒于現有項目均參照《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（GB 50028—2006）中的相關規(guī)定，其中，包括安全距離、消防噴淋等很多條款，均是按照城鎮(zhèn)燃氣安全需求制訂的，并不完全適用于LNG 氣化站項目，因此，亟需國家出臺專門的LNG 氣化站設計規(guī)范。

2 檢驗過程中常見問題

2.1 安全附件失效

真空絕熱壓力容器的安全附件及儀表有安全閥、爆破片、緊急切斷閥、壓力表、液位計等。LNG 貯罐一般設計兩個安全閥裝置，中間由三通閥連接，檢驗過程中應注意閥門的開啟位置且保持兩個安全閥都處于校驗有效期內，避免超壓時安全閥不能正常起跳導致安全泄放量不滿足要求。當儲存液氧、液化天然氣等易燃、易爆介質時，要檢查排放出口導管是否將介質引至安全地點，如可以直接排放大氣，應按要求使導管高于建筑物2m 以上。爆破片使用應注意安裝方向和使用期限，正常爆破片的設計使用期限為2 ～3 年，到期應及時更換。壓力表和液位計每半年至少檢定一次，檢驗時經常會發(fā)現壓力表、液位計破損嚴重，指示值不準確等情況，應通知企業(yè)立即更換。緊急切斷閥應核對型號、公稱壓力、操作方式等信息，遠程控制系統(tǒng)在氣密性試驗合格后進行切斷試驗，要求動作必須靈敏可靠，響應時間控制在5s 內。

2.2 真空度不滿足要求

真空絕熱壓力容器雖然是通過珠光砂等真空粉末進行保溫絕熱，但并非是絕對隔熱。填充珠光砂時有一定的粒度和溫度要求，當珠光砂的粒度或溫度不適當時，運行一段時間后，珠光砂會釋放水蒸汽，降低夾套的絕熱效果，造成內筒低溫液體吸熱后迅速汽化，壓力上升，危及設備的安全運行。因此在檢驗過程中真空度的測試尤為重要，測試的指標數值直接影響容器的安全狀況等級評定。當前，國內外工業(yè)領域可用的真空規(guī)管種類繁多，設計制造標準未能統(tǒng)一，產品質量差異比較大。常見的真空規(guī)管有DV-4、DV-6V 和ZJ-51、ZJ-54 等型號，檢驗過程中常常因為接口不一致等問題造成測試數據不準確。部分規(guī)管如果未標識加熱電流就無法用真空計測量，所以不同型號的規(guī)管給檢驗帶來極大的不便。建議國家或行業(yè)統(tǒng)一標準和要求，讓測試和維修更加簡便，同時節(jié)省檢驗機構采購真空計設備的成本投入。測量時，要嚴格按照設備操作規(guī)程進行，避免破壞真空規(guī)管接觸腳。另外，真空規(guī)管與真空計接觸不良、接觸腳存在氧化皮對測量結果影響很大，最大誤差會遠超過《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（TSG 21-2016）規(guī)定的要求，測量前應仔細清理下接觸腳表面，必要時使用金相砂紙輕輕打磨接觸腳，保證測量數據的準確。容器內部儲存的介質不一樣且測試所處的環(huán)境有差別，也會對真空度檢驗結果帶來影響。

2.3 附屬管道泄漏

綜合近幾年檢驗情況發(fā)現，罐體附屬管道出現問題情況比較多，由于管道直徑未達到特種設備目錄監(jiān)管范圍要求，管道安裝不需要監(jiān)督檢驗，導致使用的壓力管道管件及閥門質量無法得到保證。主要體現在管道法蘭、非標鑄件及閥門等泄漏。造成泄漏的主要原因是由于反復充裝，溫度變化差異大，使用法蘭密封面螺栓等連接部位產生交變應力而造成松動，導致泄漏。非標鑄件制造過程中產生的砂眼、氣孔也是在后期使用中產生泄漏的主要原因之一。閥門由于低溫液體汽化造成結冰、凍霜后，用力擰動閥門時造成閥桿絲扣與螺套間隙加大，最終發(fā)生泄漏。真空絕熱容器結構特殊，管路系統(tǒng)復雜，一些微小的泄漏在低壓時很難發(fā)現，進行氣密性試驗是檢驗密封性能一個非常有效的手段。在日常的真空絕熱壓力容器檢驗中，應結合壓力容器運行期間出現的情況和問題，科學、合理地制定檢驗方案。加強各個閥門和零部件密封性試驗，以減少泄漏情況的發(fā)生，有利于維持容器內部真空度的相對穩(wěn)定性，避免介質頻繁汽化帶來的損耗。

3 紅外熱成像的輔助檢驗

真空絕熱壓力容器結構和失效的模式與其他容器不一樣，常規(guī)定期檢驗項目很難發(fā)現設備安全隱患。隨著科學技術的快速發(fā)展，紅外熱成像作為一種的新型技術檢驗技術，它因自身的特點以及優(yōu)勢在壓力容器檢驗中得到了廣泛的應用。紅外熱成像是通過非接觸探測紅外熱量，能夠將探測到的能量精確量化，對發(fā)熱的故障區(qū)域進行準確識別和嚴格分析，彌補了人類肉眼的不足，在壓力容器內部腐蝕和壁厚減薄等缺陷的在線檢測方面具有很大潛力。我國與國外在檢驗標準的制定方面還有一定差距，目前，只有基礎標準GB/T 12604.9—2008《無損檢測 術語 紅外檢測》和應用標準GB/T8174—2008《設備及管道絕熱效果的測試與評價》，在壓力容器的檢測方面還是空白。但實際檢驗過程能夠直觀幫助檢驗人員了解容器各個部位的溫度分布情況，同時，迅速找出泄漏的部位和程度，提高了壓力容器檢驗的效率以及準確度，既可以直接診斷壓力容器運行的狀態(tài)，也可以給出停產后壓力容器的重點檢修部位。

4 結語

真空絕熱壓力容器作為一種夾套式容器，為了提高保溫絕熱效果，設計制造時一般未設置人孔等檢查孔。在定期檢驗過程中，只能通過外部檢驗來進行判斷，對于內筒的檢驗沒有直接有效的方法，因此，很有必要通過真空度測量和紅外熱成像來衡量內部結構的完好性。檢驗時，嚴格執(zhí)行真空絕熱壓力容器定期檢驗工藝要求，結合實際情況，對檢驗項目和運行情況加以分析和研究，建立建全檢驗技術方案，增加無損檢驗新技術和嚴格落實氣密性檢驗工作。使用單位應按法規(guī)要求配備專業(yè)人員管理，定期開展安全培訓和業(yè)務能力指導工作，加強日常巡檢力度，及時消除設備安全隱患。有能力的單位，可以采用先進的實時監(jiān)控與報警系統(tǒng)，確保真空絕熱壓力容器的安全運行。