氨制冷裝置（冷庫(kù)）壓力管道檢驗(yàn)要點(diǎn)探討

王 偉 劉怡婷

1上海市寶山區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所 （上海 201900）

2上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 （上海 200062）

氨是重要的基礎(chǔ)化工原料和產(chǎn)品，在石油精煉、合成纖維、氮肥制造、硝酸合成、制冷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。液氨，又稱無(wú)水氨，是一種無(wú)色液體，有強(qiáng)烈刺激性氣味。液氨良好的熱力學(xué)性能、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性使之成為目前制冷行業(yè)中使用最為廣泛的制冷劑。按照GBZ 230—2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》的規(guī)定，氨雖然僅被列為中度危害介質(zhì)，但是它同時(shí)具有腐蝕、可燃且極易揮發(fā)等介質(zhì)特性，因此在人員密集處一旦發(fā)生泄漏會(huì)立即揮發(fā)擴(kuò)散，引起火災(zāi)或者造成人員中毒、傷亡等惡性事故。近年來(lái)國(guó)內(nèi)也發(fā)生過(guò)多起氨泄漏事故，造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起了社會(huì)的密切關(guān)注。對(duì)事故信息的統(tǒng)計(jì)顯示，壓力管道的損傷泄漏占據(jù)了極大的比例。本研究從檢驗(yàn)環(huán)節(jié)入手，指出氨制冷裝置（冷庫(kù)）管道在安裝監(jiān)督檢驗(yàn)及定期檢驗(yàn)中應(yīng)關(guān)注的要點(diǎn)。

1 監(jiān)督檢驗(yàn)關(guān)注要點(diǎn)

壓力管道安裝監(jiān)督檢驗(yàn)是對(duì)壓力管道安裝安全質(zhì)量進(jìn)行的監(jiān)督驗(yàn)證。壓力管道作為一種現(xiàn)場(chǎng)施工制造的特殊產(chǎn)品，只有在施工過(guò)程中嚴(yán)格遵守施工工藝，各單位遵循質(zhì)保體系流程運(yùn)作，才能確保其質(zhì)量合格。安裝質(zhì)量存在先天缺陷的壓力管道，日后做再多的檢驗(yàn)也無(wú)法保證其可靠性，必須嚴(yán)把安裝關(guān)口，因此，對(duì)管道安裝監(jiān)督檢驗(yàn)質(zhì)量的管控尤為重要。

1.1 做好設(shè)計(jì)資料審查

管道的設(shè)計(jì)是整個(gè)壓力管道安裝環(huán)節(jié)的核心基礎(chǔ)，地基夯實(shí)才能保證上層建筑牢固。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)充分考量標(biāo)準(zhǔn)更新、環(huán)境變化、地域特點(diǎn)等各方面因素。在監(jiān)督檢驗(yàn)過(guò)程中，除了按照常規(guī)壓力管道的監(jiān)督檢驗(yàn)要求審查設(shè)計(jì)單位資質(zhì)、設(shè)計(jì)及安裝說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)圖樣和強(qiáng)度計(jì)算書(shū)以外，還應(yīng)根據(jù)氨制冷管道的特點(diǎn)制定專項(xiàng)審查要求。首先，從材料選用方面，應(yīng)了解冷庫(kù)、不同冷間的制冷要求，如果存在魚(yú)蝦凍結(jié)間等低于-20℃的制冷需求，則應(yīng)考慮管道元件的低溫用鋼選擇，經(jīng)過(guò)測(cè)試，普通20鋼的-20℃沖擊功僅為5~8 J，GB 50316—2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》中也規(guī)定20鋼的設(shè)計(jì)溫度不低于-20℃，所以應(yīng)盡量選擇10鋼或者降碳提錳的材料。與管道直接接觸的支吊架零部件，其材料也應(yīng)按管道設(shè)計(jì)溫度選用。實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了規(guī)避上述材料選擇，對(duì)于管道設(shè)計(jì)溫度為-19.8℃，但實(shí)際使用溫度卻達(dá)到-21℃或者-22℃的情況也應(yīng)該堅(jiān)決杜絕。魚(yú)蝦類凍結(jié)間、速凍加工、深冷儲(chǔ)藏均有一定的低溫要求，必須要求設(shè)計(jì)單位重新作出相應(yīng)的設(shè)計(jì)考量，如果管道在低溫應(yīng)力工況下運(yùn)行，則需給出設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)予以說(shuō)明。另外，氨氣不能和銅材質(zhì)部位接觸；雖然純氨不腐蝕鋼鐵，但在有水存在時(shí)，會(huì)腐蝕鋅、銅、青銅及其他銅合金。因此氨制冷系統(tǒng)閥門的選用應(yīng)規(guī)避銅材料和其他特種合金。由于氨的強(qiáng)滲透性，為了避免滲漏應(yīng)盡量選擇優(yōu)質(zhì)的氨專用閥門。其次，從安全角度考量，還應(yīng)考慮以下規(guī)定：包裝間、分割間、產(chǎn)品整理間等人員較多的空調(diào)系統(tǒng)嚴(yán)禁采用氨直接蒸發(fā)系統(tǒng)。氨制冷管道系統(tǒng)上，宜裝設(shè)緊急泄氨器，在發(fā)生火災(zāi)等緊急情況下，將氨液溶于水并排放至消納貯缸或水池中。最后，在氨管道柔性設(shè)計(jì)方面，應(yīng)關(guān)注直管段較長(zhǎng)的管道。GB 50072—2010《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：低壓側(cè)管道直線段超過(guò)100 m時(shí)設(shè)置補(bǔ)償裝置，高壓側(cè)管道直線段超過(guò)50 m時(shí)設(shè)置補(bǔ)償裝置，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。如設(shè)計(jì)中未考慮，應(yīng)給予提醒。

1.2 安裝監(jiān)檢中嚴(yán)格要求“按圖施工”

管道的設(shè)計(jì)圖紙,在應(yīng)力分析、流程工藝、安全保障等方面都有其專門的考量。在安裝過(guò)程中，必須嚴(yán)格做到“按圖施工”，管道的走向、材料的選用、支吊架的設(shè)置均不得隨意更改。安裝中由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件的影響往往會(huì)出現(xiàn)管道走向與設(shè)計(jì)圖不完全一致的情況，如確需變動(dòng)的部位，應(yīng)出具設(shè)計(jì)變更單，并體現(xiàn)在竣工圖中，對(duì)于將設(shè)計(jì)藍(lán)圖直接當(dāng)作竣工圖的現(xiàn)象也應(yīng)嚴(yán)格禁止。

1.3 注意安全閥的安裝

首先，安全閥應(yīng)設(shè)置泄壓管。氨制冷系統(tǒng)的安全泄壓總管出口應(yīng)比周圍50 m內(nèi)最高建筑物（冷庫(kù)除外）的屋脊高5 m，并應(yīng)采取防止雷擊，防止雨水、雜物等落入泄壓管內(nèi)的措施。其次，安全閥的安裝還應(yīng)利于日后拆卸（定期校驗(yàn)）。冷庫(kù)一旦投用后幾乎不會(huì)停用，因此，為了方便安全閥的校驗(yàn)：可在安全閥的前端設(shè)置截止閥，但必須加鉛封并保證鎖定在全開(kāi)狀態(tài)；或者設(shè)置切換閥門，安裝一用一備兩套安全閥組進(jìn)行切換使用。

1.4 使無(wú)損檢測(cè)真正達(dá)到效果

根據(jù) 《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，新安裝管道熱氨融霜管道和低壓側(cè)壓力管道的對(duì)接焊接接頭應(yīng)100%射線檢測(cè)合格，高壓側(cè)壓力管道不少于20%射線檢測(cè)，角焊縫應(yīng)100%磁粉或滲透檢測(cè)合格。該要求必須落實(shí)到位，要嚴(yán)格監(jiān)管無(wú)損檢測(cè)單位的檢測(cè)工作實(shí)施，杜絕弄虛作假，尤其是容易遭受液錘沖擊管道、彎頭等部位的焊接接頭，必須切實(shí)保證每一道焊口的焊接質(zhì)量，這樣才能防止焊接缺陷在液錘沖擊時(shí)不斷擴(kuò)展導(dǎo)致事故發(fā)生。另外，高壓側(cè)拍片部位的選擇應(yīng)具有足夠的覆蓋率和代表性。

1.5 做好焊縫定位

在施工過(guò)程中做到焊縫嚴(yán)格定位，尤其是最后需做保溫的管道。除在竣工圖上準(zhǔn)確地標(biāo)明每一道焊縫的位置，若條件允許，最好在外保溫層上作出相應(yīng)的標(biāo)記，以方便定期檢驗(yàn)的進(jìn)行。

1.6 關(guān)注保冷施工質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。

保冷材料的使用溫度、燃燒性、吸水性、線膨脹或收縮率數(shù)據(jù)要符合相關(guān)規(guī)定。用于與奧氏體不銹鋼表面接觸的絕熱材料應(yīng)符合有關(guān)氯離子含量的規(guī)定；保冷層捆扎應(yīng)以不損傷保冷層為原則；金屬保護(hù)層應(yīng)有整體防雨水功能，對(duì)水易滲進(jìn)絕熱層的部位應(yīng)用膠泥等進(jìn)行嚴(yán)縫。

2 定期檢驗(yàn)關(guān)注要點(diǎn)

氨制冷裝置壓力管道定期檢驗(yàn)時(shí)，需依據(jù)TSG D0001—2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道》、TSG D7005—2018《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——工業(yè)管道》有關(guān)規(guī)定，并結(jié)合《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》以及氨冷庫(kù)安全規(guī)范等相應(yīng)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)制定專項(xiàng)檢驗(yàn)方案。

2.1 按圖索驥

在壓力管道定期檢驗(yàn)尤其是首次定期檢驗(yàn)工作開(kāi)展時(shí)，一定要明確檢驗(yàn)范圍。由于氨制冷行業(yè)普遍存在根據(jù)冷凍市場(chǎng)的變化進(jìn)行冷藏工藝調(diào)整、庫(kù)房設(shè)置變動(dòng)等情況，對(duì)于建設(shè)好的管道往往也會(huì)進(jìn)行施工改造，這些改造有些是符合手續(xù)的，有些則是私自進(jìn)行的。而位于設(shè)備夾層、冷庫(kù)頂部的管道的改動(dòng)往往不易被發(fā)現(xiàn)。所以，在定期檢驗(yàn)時(shí)必須按圖索驥，嚴(yán)格審查竣工圖紙，杜絕私自改造管道混入檢驗(yàn)范圍而被忽略。對(duì)于庫(kù)房吊頂和管道井的設(shè)置，要提出不得遮蔽管道的要求，必須做到從頭到尾所有管線處于目視可見(jiàn)范圍內(nèi)，不留死角。盡量減少數(shù)根管道集中制作保溫的情況，如確有需要，也應(yīng)對(duì)集中保溫內(nèi)部的管道構(gòu)成作出詳細(xì)的繪圖說(shuō)明。

2.2 宏觀檢查的主要項(xiàng)目要點(diǎn)

（1）對(duì)管道表面情況進(jìn)行目視檢查，同時(shí)檢查焊接接頭質(zhì)量及防腐層、隔熱層情況。對(duì)于管道絕熱層，可采用紅外熱成像儀對(duì)破損、脫落、跑冷等情況進(jìn)行檢查。

（2）檢查管子及其組件的泄漏情況。檢驗(yàn)閥門密封填料部位、法蘭的結(jié)合部是否有氨泄漏，疑似泄漏的地方可選擇酚酞試紙進(jìn)行檢查。

（3）檢查管道是否存在異常振動(dòng)情況。管道位置是否有移動(dòng)或變形、撓曲、下沉等現(xiàn)象，管道與管道、管道與相鄰設(shè)備之間有無(wú)相互碰撞及磨擦情況。

（4）對(duì)支吊架進(jìn)行著重檢查。檢查支吊架是否脫落、變形、腐蝕及焊接部位是否開(kāi)裂，剛性支吊架連接配件是否松動(dòng)或損壞。承載結(jié)構(gòu)與支撐輔助鋼結(jié)構(gòu)是否明顯變形，受力焊接接頭是否有宏觀裂紋。

（5）做好閥門、法蘭的檢查。審查閥門及法蘭的選型是否正確，閥門表面是否存在腐蝕現(xiàn)象，閥體表面有無(wú)裂紋，閥門及法蘭連接螺栓是否缺失、有無(wú)松動(dòng)和腐蝕現(xiàn)象，法蘭面是否發(fā)生異常翹曲、變形。

2.3 明確管道的重點(diǎn)檢驗(yàn)部位

管道重點(diǎn)檢驗(yàn)部位主要包括：

（1）氨壓縮機(jī)排氣管道。

（2）低溫側(cè)壓力相對(duì)較高的管段：如氨泵的出口管道，排液桶的進(jìn)、出口管道。

（3）處于生產(chǎn)流程中，冷熱交換頻繁的管段或與重要裝置相連接的管段，如熱氨沖霜的熱氨氣體管道，熱氨調(diào)節(jié)站（包括集管、各支分管），速凍機(jī)的集氣管道。

（4）絕熱層損壞的管道。

2.4 審慎選擇無(wú)損檢測(cè)手段

對(duì)確有必要的管道，根據(jù)宏觀檢驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合管道的失效模式分析，選擇合適的無(wú)損檢測(cè)方法配合檢驗(yàn)。

對(duì)于宏觀檢查中發(fā)現(xiàn)裂紋或可疑情況的部位，絕熱層破損導(dǎo)致外表面腐蝕的部位，壓縮機(jī)進(jìn)出口管道、蒸發(fā)式冷凝器出口管道、連接各設(shè)備的進(jìn)出口管道等與動(dòng)設(shè)備相連并可能產(chǎn)生疲勞的部位，可選取磁粉或者滲透進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)。

按照TSG D7005—2018規(guī)定，GC2級(jí)管道的焊接接頭須進(jìn)行不少于10%的埋藏缺陷檢測(cè)抽查。由于氨制冷裝置（冷庫(kù)）的壓力管道檢測(cè)往往是在系統(tǒng)不停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行的，低溫情況下，對(duì)帶有保溫層的低壓側(cè)管道拆除保溫后再次恢復(fù)保溫會(huì)大大影響保溫效率，還可能發(fā)生保溫層滲水、破損等情況。如果在管道安裝時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行了《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，新安裝管道熱氨融霜管道和低壓側(cè)壓力管道的對(duì)接焊接接頭都進(jìn)行100%射線檢測(cè)且合格，那么也可以不對(duì)低壓側(cè)管道進(jìn)行埋藏缺陷檢測(cè)抽查，將抽查部位選擇在高壓側(cè)有代表性的位置。低壓側(cè)管道如確有需要，也可以選擇射線數(shù)字成像檢測(cè)（DR）技術(shù)進(jìn)行不拆保溫層的檢測(cè)。

對(duì)管道易產(chǎn)生疲勞失效或低應(yīng)力脆斷的部位，如壓縮機(jī)進(jìn)出口管道、蒸發(fā)式冷凝器出口管道、低溫使用下的管道，可進(jìn)行硬度抽查。

3 結(jié)語(yǔ)

鑒于氨管道在制冷行業(yè)中的應(yīng)用普遍性以及較大的事故危害性，在檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)高度重視，不放過(guò)任何安全隱患，及時(shí)更新法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格遵守，對(duì)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題立即進(jìn)行整改，這樣才能高質(zhì)量地完成檢驗(yàn)，確保氨制冷裝置的安全使用。