氨制冷系統(tǒng)中壓力容器檢驗(yàn)安全性探究

【摘要】氨制冷系統(tǒng)中的壓力容器如何安全檢驗(yàn)一直是制冷及特種設(shè)備檢驗(yàn)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)氨制冷系統(tǒng)中壓力容器基本檢驗(yàn)內(nèi)容、常見(jiàn)缺陷、檢驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行論述，提出了相應(yīng)的解決措施，指出了進(jìn)一步研究的方向，對(duì)氨制冷系統(tǒng)中壓力容器安全檢驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值，供制冷行業(yè)的從業(yè)人員及相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)開展檢驗(yàn)及研究具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】氨制冷系統(tǒng)；壓力容器檢驗(yàn)；安全性

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.040

Exploring the Safety of Pressure Vessel Inspection in Ammonia Refrigeration System

HAN Shixun

（Gansu Special Equipment Inspection and Testing Research Institute， Lanzhou 730500， China）

Abstract： The safety inspection of pressure vessels in ammonia refrigeration systems has always been a focus of attention in the refrigeration and special equipment inspection industry. This article discusses the basic inspection content， common defects， and potential safety hazards of pressure vessels in ammonia refrigeration systems， proposes corresponding solutions， and points out the direction of further research. It has certain reference value for the safety inspection of pressure vessels in ammonia refrigeration systems， and has certain reference significance for the inspection and research of refrigeration industry practitioners and relevant inspection institutions.

Key words： ammonia refrigeration system； pressure vessel inspection； security

0引言

近年來(lái)，氨制冷系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。作為氨制冷系統(tǒng)的核心組件之一，盛裝高壓氨氣的壓力容器承擔(dān)著非常重要的任務(wù)。然而，由于氨氣具有高壓、易燃易爆等特性[1]，導(dǎo)致壓力容器檢驗(yàn)的安全性成為檢驗(yàn)的重中之重，直接關(guān)系到制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全[2]。

1氨制冷系統(tǒng)壓力容器檢驗(yàn)

1.1容器管理檔案審核與補(bǔ)充

對(duì)氨制冷系統(tǒng)中的壓力容器路進(jìn)行檢查，應(yīng)從工藝參數(shù)入手[3]。對(duì)氨制冷系統(tǒng)壓力容器從設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等各個(gè)階段的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢查[4]，并對(duì)其進(jìn)行維修保養(yǎng)。對(duì)不規(guī)范的地方進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)缺失的地方進(jìn)行補(bǔ)充。例如，在一些氨制冷系統(tǒng)壓力容器檔案中，并沒(méi)有壓力容器設(shè)計(jì)圖紙，作為檢驗(yàn)人員，一定要督促使用單位咨詢?cè)O(shè)備制造廠家，補(bǔ)充缺失的資料，目的是為用戶提供更多的信息，為檢驗(yàn)提供完整的基礎(chǔ)資料[5]。

1.2檢驗(yàn)外觀

壓力容器的外觀檢查主要有腐蝕、裂紋等。通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氨制冷系統(tǒng)在使用過(guò)程中出現(xiàn)了腐蝕，系統(tǒng)中的一些閥門出現(xiàn)了泄漏，容器的法蘭在使用過(guò)程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕，這些都會(huì)影響到容器的安全使用性能[6]。另外，容器中的閥門也出現(xiàn)了泄漏，將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能和運(yùn)行。

1.3容器厚度檢驗(yàn)

在氨制冷系統(tǒng)中，容器厚度是判斷其能否安全運(yùn)行至下一個(gè)檢驗(yàn)周期的重要指標(biāo)。一般情況下，對(duì)于氨制冷系統(tǒng)的壓力容器，所需的壁厚應(yīng)根據(jù)所盛裝介質(zhì)的屬性設(shè)計(jì)。在檢驗(yàn)時(shí)，必須按照檢驗(yàn)要求和比例，對(duì)容器做系統(tǒng)性、全面性的檢驗(yàn)，如果容器的某個(gè)部分出現(xiàn)了較大的變形，那么這一部分的容器在使用中就很容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。檢驗(yàn)人員應(yīng)該分析造成容器變形的主要原因。例如，該容器此部位長(zhǎng)期受氨液沖刷、跑冷，而且在使用過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)自查，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，就會(huì)因?yàn)楦g而減薄。另外，由于碳鋼容器的腐蝕程度較重，所以如果某個(gè)部分的容器使用的是碳鋼制造，那么在進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候就應(yīng)該加大對(duì)其的檢驗(yàn)范圍。在探測(cè)到某一段容器壁厚變薄時(shí)，應(yīng)對(duì)其與容器的連接進(jìn)行強(qiáng)化探測(cè)。當(dāng)所測(cè)壁厚接近容器壁厚最小設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)給予相應(yīng)的處理。

2氨制冷系統(tǒng)容器的常見(jiàn)缺陷

近年來(lái)，氨制冷系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在使用過(guò)程中，氨制冷系統(tǒng)容器普遍存在一些常見(jiàn)缺陷，如裂紋、腐蝕、材料疲勞等，這些缺陷對(duì)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性造成了潛在威脅。因此，了解和解決這些常見(jiàn)缺陷對(duì)于確保氨制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作人員的安全至關(guān)重要。

2.1容器的裂紋

裂紋常常由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生，可能是由于制造過(guò)程中的不合理工藝、材料性能不同等原因造成的。裂紋的存在會(huì)導(dǎo)致容器強(qiáng)度降低并可能引發(fā)泄漏和爆炸等嚴(yán)重事故。

2.2容器的腐蝕問(wèn)題

腐蝕是由于介質(zhì)和環(huán)境的侵蝕而引起的材料表面的損壞。對(duì)于氨制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于工作介質(zhì)氨氣具有一定的腐蝕性，容器內(nèi)部常常會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。腐蝕會(huì)使容器的壁厚減小，從而降低容器的承載能力，在嚴(yán)重情況下，可能導(dǎo)致容器破裂。

2.3材料疲勞

長(zhǎng)期的工作循環(huán)和溫度變化使得容器內(nèi)部的材料容易發(fā)生疲勞損傷。疲勞會(huì)導(dǎo)致容器材料的損傷和變形，從而減弱容器的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。如果不及時(shí)檢測(cè)和修復(fù)，容器可能在工作過(guò)程中發(fā)生破裂。

這些缺陷的存在嚴(yán)重影響著氨制冷系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此，我們需要針對(duì)這些缺陷采取相應(yīng)的措施，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作人員的安全。首先，對(duì)于裂紋缺陷，要加強(qiáng)制造過(guò)程中的質(zhì)量控制，采用合適的檢測(cè)方法對(duì)容器進(jìn)行定期檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)裂紋。對(duì)于腐蝕問(wèn)題，我們應(yīng)該采用抗腐蝕性能好的材料，并定期進(jìn)行腐蝕檢測(cè)和防腐措施。材料疲勞方面，要對(duì)容器的材料進(jìn)行嚴(yán)格的材料選擇和加工工藝控制，以及定期進(jìn)行疲勞性能檢測(cè)。

總之，了解和解決氨制冷系統(tǒng)容器的常見(jiàn)缺陷對(duì)于確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行非常重要。我們應(yīng)該加強(qiáng)制造過(guò)程中的質(zhì)量控制，選擇合適的材料和工藝，定期進(jìn)行容器的檢測(cè)和維護(hù)，以提高容器的安全性和穩(wěn)定性，為氨制冷系統(tǒng)的運(yùn)行保駕護(hù)航。

3檢驗(yàn)氨制冷系統(tǒng)要點(diǎn)及處理措施

3.1壓力容器定期檢驗(yàn)

1）對(duì)于無(wú)法停車的系統(tǒng)，應(yīng)該在不停車的條件下，在確保工作人員安全的前提下，對(duì)壓力容器進(jìn)行不停車的檢驗(yàn)，具體來(lái)說(shuō)，檢驗(yàn)的內(nèi)容有：審核資料、剩余壁厚測(cè)定、無(wú)損檢測(cè)、宏觀檢查、安全附件檢查，如果有需要，還可以采用壓力測(cè)試的方法進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

2）當(dāng)出現(xiàn)以下情形中的任何一種時(shí)，需對(duì)氨制冷系統(tǒng)的壓力容器焊接接頭進(jìn)行埋藏缺陷檢測(cè)：①經(jīng)表面非破壞性檢驗(yàn)或宏觀檢驗(yàn)后，沒(méi)有在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)有缺陷的容器，需對(duì)焊接接頭的埋藏缺陷進(jìn)行檢測(cè)。②通過(guò)宏觀手段，對(duì)壓力容器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)由于地基沉降，使其在使用過(guò)程中的活動(dòng)受限，限制了其在使用過(guò)程中的作用。通常情況下，可以使用射線檢測(cè)或者超聲檢測(cè)等方法來(lái)對(duì)容器進(jìn)行埋藏缺陷檢測(cè)，如果在現(xiàn)場(chǎng)不能實(shí)施射線檢測(cè)或者超聲檢測(cè)，可以采用其他行之有效的檢測(cè)方法。

3）對(duì)于低壓側(cè)殘余壁厚、埋沒(méi)等缺陷，檢測(cè)時(shí)應(yīng)采用隨機(jī)抽樣的方法，在實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)著重于危險(xiǎn)性較大、有操作空間的容器，并在操作過(guò)程中，適當(dāng)增加抽查的比重。

4）對(duì)于氨制冷系統(tǒng)帶保溫層的壓力容器，操作人員應(yīng)正確檢查保溫層出現(xiàn)脫落、破損、跑冷等現(xiàn)象的部位厚壁。如果保溫層狀況良好，對(duì)壁厚和腐蝕狀況可以采用導(dǎo)波技術(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)工作。

3.2處理無(wú)技術(shù)資料的壓力容器

這對(duì)沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)，或缺乏技術(shù)數(shù)據(jù)，沒(méi)有相應(yīng)資質(zhì)的壓力容器設(shè)計(jì)單位，沒(méi)有進(jìn)行安裝監(jiān)督檢查的壓力容器，都應(yīng)該在安全隱患整治范圍之內(nèi)。在實(shí)際操作過(guò)程中，可以按照《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的相關(guān)要求，進(jìn)行檢查和安全評(píng)價(jià)，并根據(jù)“符合使用，確保安全”的原則，對(duì)壓力容器進(jìn)行監(jiān)督、報(bào)廢處理、限期更換等，從而最大限度地發(fā)揮壓力容器的功能，避免發(fā)生事故。

3.3其他方面的要求

1）采用氨制冷系統(tǒng)的單位，要有專門的工作人員，每天都要對(duì)壓力容器進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有泄漏應(yīng)采取合理的措施，保證氨制冷系統(tǒng)的閥門、法蘭等零件連接的可靠性，在密封完畢后，如果還有泄漏的情況，要對(duì)泄漏的地方進(jìn)行維修，如果維修不能解決的，則要將有問(wèn)題的零件替換掉。

2）對(duì)于氨制冷系統(tǒng)中的壓力容器，在需要停用或報(bào)廢的時(shí)候，用戶要在保證安全的前提下，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行合適的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器內(nèi)的壓力的卸載，提升其性能，以達(dá)到使用要求。

4氨制冷系統(tǒng)壓力容器的安全評(píng)價(jià)

4.1腐蝕凹坑安全評(píng)價(jià)

在氨制冷系統(tǒng)壓力容器使用過(guò)程中，要對(duì)檢測(cè)到的腐蝕部位進(jìn)行綜合評(píng)估，以確保使用過(guò)程中壓力容器的安全。對(duì)于氨制冷系統(tǒng)，應(yīng)按照相關(guān)要求，對(duì)其進(jìn)行安全性評(píng)估。如某檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，某氨制冷系統(tǒng)中壓力容器存在6處腐蝕凹坑，通過(guò)安全評(píng)價(jià)，有2處接近更換臨界值，還有2處沒(méi)有通過(guò)安全評(píng)價(jià)。所以，在對(duì)壓力容器使用的過(guò)程中，為了保證安全，對(duì)腐蝕凹坑做出不合格處理?？梢?jiàn)，在實(shí)際操作中，對(duì)有嚴(yán)重腐蝕坑洞的壓力容器應(yīng)及時(shí)進(jìn)行替換。在對(duì)腐蝕凹坑進(jìn)行復(fù)查的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，在壓力容器中，有兩處容器腐蝕凹坑被替換了，通過(guò)調(diào)查這兩處腐蝕部位發(fā)生過(guò)泄漏，由此可以看出，對(duì)凹坑部位進(jìn)行的安全評(píng)估是準(zhǔn)確的。

4.2校核強(qiáng)度

對(duì)氨制冷系統(tǒng)中的高壓容器應(yīng)進(jìn)行受力有限元計(jì)算，以滿足其安全性評(píng)估與強(qiáng)度校核的特殊要求。在進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，一般都是在常溫條件下進(jìn)行的，在實(shí)際工作中沒(méi)有考慮到溫度的影響。對(duì)檢驗(yàn)的全部氨制冷系統(tǒng)中壓力容器都進(jìn)行了有限元應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)束后，進(jìn)行合理分析，主要考慮容器在運(yùn)行時(shí)應(yīng)力作用，最后依據(jù)容器最小壁厚完成分析。

4.3缺陷安全評(píng)價(jià)

對(duì)檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的各種缺陷，按照“滿足應(yīng)用”的原則及《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，在保證安全性的前提下，對(duì)嚴(yán)重的缺陷進(jìn)行評(píng)定，并對(duì)評(píng)定不合格的缺陷進(jìn)行相應(yīng)的整改。通常情況下，采用常規(guī)檢測(cè)手段，根據(jù)檢測(cè)得到的結(jié)果，判定是否需要返修，與此相比較，采用“滿足應(yīng)用”的缺陷評(píng)估方法，一方面可以大大減少焊接、裁剪、返修后的各種工作負(fù)荷；另一方面，在使用過(guò)程中，保證了氨制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和安全。

5結(jié)論

氨制冷系統(tǒng)中的壓力容器檢驗(yàn)安全性是保障系統(tǒng)運(yùn)行安全的重要環(huán)節(jié)。本文通過(guò)對(duì)氨制冷系統(tǒng)中壓力容器檢驗(yàn)安全性的探究，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：

首先，壓力容器的檢驗(yàn)是確保其安全運(yùn)行的關(guān)鍵。氨制冷系統(tǒng)中的壓力容器承受著高壓和高溫的工作環(huán)境，如果容器出現(xiàn)泄漏或破裂等問(wèn)題，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)和人員造成嚴(yán)重的危害。因此，定期對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其結(jié)構(gòu)完整性和安全性是非常重要的。其次，壓力容器檢驗(yàn)應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。在進(jìn)行壓力容器檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)參照國(guó)家和行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保檢驗(yàn)過(guò)程的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，檢驗(yàn)人員應(yīng)具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技能。再次，壓力容器檢驗(yàn)應(yīng)包括外觀檢查和內(nèi)部檢查。外觀檢查主要是對(duì)容器的外部表面進(jìn)行檢查，包括檢查容器是否有裂紋、腐蝕、變形等問(wèn)題；內(nèi)部檢查則是對(duì)容器內(nèi)部進(jìn)行檢查，包括檢查容器內(nèi)部的焊縫、襯里等是否存在問(wèn)題。通過(guò)綜合外觀檢查和內(nèi)部檢查，可以全面評(píng)估容器的安全性。最后，壓力容器檢驗(yàn)應(yīng)定期進(jìn)行。由于氨制冷系統(tǒng)中的壓力容器承受著高壓力和高溫度的工作環(huán)境，容器的安全性可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而下降。因此，應(yīng)定期對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的安全問(wèn)題，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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【作者簡(jiǎn)介】

韓世勛，男，1988年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)樘胤N設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)及節(jié)能研究。

（編輯：李鈺雙）