小型氨制冷壓力容器與壓力管道的檢驗(yàn)

嚴(yán) 偉

(南京市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院,南京 210000)

小型氨制冷裝置是以氨為制冷劑,單臺貯氨器容積不大于5 m2且總?cè)莘e不得大于10 m2[1],主要依靠特種設(shè)備、壓縮機(jī)、蒸發(fā)冷、氨泵等來實(shí)現(xiàn)氨的物理狀態(tài)及溫度變化,從而達(dá)到庫房低溫要求。小型氨制冷裝置中主要有壓力管道與壓力容器,其中氨液分離器、油分離器、中間冷卻器、貯氨器、低壓循環(huán)桶、經(jīng)濟(jì)器、集油器、冷凝器、排液桶等屬于壓力容器,輸送氨介質(zhì)的液相管道及氣相管道屬于壓力管道,制冷原理如圖1所示。

圖1 制冷原理Fig.1 Refrigeration principle

小型氨制冷裝置中,特種設(shè)備的損傷失效模式應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注碳鋼及低合金鋼在無水液氨環(huán)境中是否產(chǎn)生氨應(yīng)力腐蝕開裂,防止空氣或氧氣進(jìn)入液氨中,控制液氨中的含水量及焊接接頭的硬度,具體反應(yīng)如下:

對壓力容器及壓力管道進(jìn)行定期檢驗(yàn)時,應(yīng)審查液氨成分檢驗(yàn)記錄是否符合要求[2],對焊縫進(jìn)行無損檢測,判斷是否發(fā)生氨應(yīng)力腐蝕開裂。氨是易爆易燃介質(zhì),如果發(fā)生泄漏后果不堪設(shè)想,故需確保氨氣不發(fā)生泄漏。需明確壓力管道及壓力容器在定期檢驗(yàn)中的注意事項(xiàng),提高檢驗(yàn)檢測質(zhì)量,確保設(shè)備安全可靠。

1 氨管道安裝監(jiān)督檢驗(yàn)的注意事項(xiàng)

1.1 資料審查與材料驗(yàn)收

對于新建的小型氨制冷裝置,壓力管道安裝監(jiān)督檢驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《壓力管道監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》及相關(guān)技術(shù)規(guī)范,資料審查應(yīng)查看設(shè)計(jì)單位、施工單位、無損檢測機(jī)構(gòu)等是否具備資質(zhì),施工組織的建立和設(shè)計(jì)文件是否符合要求,氨管道工藝設(shè)計(jì)及布置是否符合技術(shù)規(guī)范要求。如氨制冷系統(tǒng)管道不應(yīng)穿過具有分揀、配貨功能的穿堂或封閉站臺,不應(yīng)穿過生活、辦公及批發(fā)交易區(qū)域,在制冷劑泵出液口與制冷壓縮機(jī)高壓排氣管道口設(shè)置止回閥。氨制冷系統(tǒng)管道不應(yīng)采用銅、鋁及合金材質(zhì)的管道,且管道內(nèi)不得鍍鋅,現(xiàn)場應(yīng)抽查材料標(biāo)志及相關(guān)記錄。

審查設(shè)計(jì)文件時應(yīng)滿足以下要求:設(shè)計(jì)壓力管道的安裝單位是否具有資質(zhì)且是否在有效期內(nèi);設(shè)計(jì)圖紙上無損比例是否達(dá)到要求,設(shè)計(jì)說明是否符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范;氨制冷機(jī)房中要安裝氨氣濃度檢測報(bào)警設(shè)備并在檢定有限期內(nèi);氨機(jī)房內(nèi)應(yīng)配備防毒面具、防凍手套等必備的應(yīng)急器具;制冷機(jī)房門的設(shè)計(jì)向外打開,保證工作人員在緊急情況下快速撤離。

1.2 焊接與無損檢測

氨管道之間的連接、法蘭的連接、閥門的連接都應(yīng)采用焊接方式,主要采用對接焊縫。氨管道間的對接焊縫要采用全焊透的焊接工藝,如氬弧焊打底等。

氨管道無損檢測應(yīng)滿足以下要求:高壓側(cè)壓力管道不得少于20%的射線檢測,角焊縫磁粉或滲透檢測100%合格;低壓側(cè)壓力管道與熱氨融霜管道的對接焊接接頭射線檢測100%合格。射線檢測應(yīng)符合NB/T 47013.11-2015標(biāo)準(zhǔn),射線技術(shù)等級不能低于AB級,合格級別不能低于Ⅲ級;磁粉或滲透檢測應(yīng)符合NB/T 47013.4-2015標(biāo)準(zhǔn),合格級別為Ⅰ級[3]。

1.3 壓力試驗(yàn)與泄漏試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,氨管道使用干燥潔凈的壓縮空氣或氮?dú)膺M(jìn)行壓力試驗(yàn),試壓前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作及安全防護(hù)措施,高壓側(cè)與低壓側(cè)做好隔斷,分開進(jìn)行壓力試驗(yàn),分別裝設(shè)兩塊符合要求的壓力表,檢定報(bào)告在有效期內(nèi)。試驗(yàn)過程中做好檢驗(yàn),確保壓力試驗(yàn)真實(shí)、有效、安全,壓力試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行泄漏試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中嚴(yán)禁帶壓修復(fù)泄漏點(diǎn),嚴(yán)禁使用制冷壓縮機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。壓力管道試壓時用的連接件要采用耐壓3 MPa以上的橡膠管或無縫鋼管,相接的管頭要有防滑溝槽。

1.4 施工安全與竣工驗(yàn)收

壓力管道與壓力容器采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡保溫施工時應(yīng)有強(qiáng)制通風(fēng)措施。氨氣極易溶于水,氨機(jī)房內(nèi)的消防與噴淋裝置很關(guān)鍵,貯氨器周圍應(yīng)砌上圍墻,由消防部門負(fù)責(zé)驗(yàn)收。冷庫建設(shè)工程竣工后,經(jīng)驗(yàn)收合格方可投入使用。壓力管道安裝完畢后,安裝單位應(yīng)將完整的壓力管道竣工資料與安裝監(jiān)檢報(bào)告交付給建設(shè)單位,使用單位應(yīng)在投用前或投用后30 d內(nèi)向當(dāng)?shù)厥褂玫怯洐C(jī)關(guān)申請辦理壓力管道使用登記手續(xù),取得壓力管道使用登記證書。氨制冷裝置中的所有壓力容器應(yīng)辦理使用登記手續(xù)。

2 氨管道定期檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目

2.1 資料審查與宏觀檢驗(yàn)

應(yīng)對氨管道的設(shè)計(jì)資料、改造或重大修理資料、安裝資料、監(jiān)檢報(bào)告、使用管理資料等進(jìn)行審查,審查使用單位是否定期對氨液成分進(jìn)行分析,氨液成分是否合格,包括年度檢驗(yàn)報(bào)告、定期檢驗(yàn)報(bào)告等[4]。宏觀檢驗(yàn)包括幾何尺寸檢驗(yàn)、結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、外觀檢驗(yàn)等。重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)布置是否合理,管道焊縫幾何尺寸是否合格等,保溫層是否存在破損、跑冷、脫落等現(xiàn)象,閥門、法蘭、焊縫連接是否可靠,密封是否完好等,壓力管道的標(biāo)識、色標(biāo)、流向等是否符合要求。

2.2 壁厚測定與無損檢測

隱患整治范圍內(nèi)的氨管道除外,其余氨管道在保證人員安全情況下可以不停機(jī)進(jìn)行定期檢驗(yàn)。首次定期檢驗(yàn)應(yīng)按照一定的抽查比例對高壓側(cè)與低壓側(cè)壓力管道進(jìn)行埋藏缺陷檢測,再次檢驗(yàn)時一般不再進(jìn)行埋藏缺陷檢測[5]。

通過表面無損檢測或宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有問題的管道,因?yàn)榛A(chǔ)沉降不一而使管道活動受制約的,要進(jìn)行焊接接頭埋藏缺陷檢測。采用射線檢測法,在允許條件下也可使用超聲方法檢測[6]。針對低壓側(cè)壓力氨管道存在埋藏缺陷的,要對剩余壁厚進(jìn)行抽查。對有跑冷、破損、脫落等現(xiàn)象的保溫層下管道進(jìn)行壁厚測定。保溫層沒問題的,可采用紅外熱成像技術(shù)對保溫層下管道進(jìn)行檢測,必要時采用DR技術(shù)進(jìn)行壁厚測定。

2.3 安全附件與儀表檢驗(yàn)

檢查安全附件時要注意安全閥是否與報(bào)告一致,整定壓力是否正確,是否在有效期限內(nèi),鉛封是否完好,安裝位置與方向是否正確等;檢查壓力表時,重點(diǎn)檢查壓力表的使用期限、量程選取、安裝及方向等,應(yīng)標(biāo)注指示最高工作壓力的紅線;在對緊急切斷閥進(jìn)行檢測時,注意觀察閥門本體狀況、使用有效期及安裝位置等[7]。

2.4 特殊情況的檢驗(yàn)

針對資料不齊全或相關(guān)原始資料缺失的、達(dá)不到安裝監(jiān)管要求的壓力管道要列入安全隱患整治范圍內(nèi),相關(guān)單位應(yīng)責(zé)令使用單位整改。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)需依據(jù)《壓力管理定期檢驗(yàn)規(guī)則--工業(yè)管道》新規(guī)則實(shí)行安全評議與定期檢測。對于未辦理使用登記證書的特種設(shè)備、超期未檢的特種設(shè)備,發(fā)送《特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)重大問題告知書》給當(dāng)?shù)靥胤N設(shè)備安全監(jiān)察機(jī)構(gòu),得到認(rèn)可后方可進(jìn)行定期檢驗(yàn)。

3 小型氨制冷壓力容器定期檢測的注意事項(xiàng)

3.1 資料審查

審查資料包括設(shè)計(jì)資料、管理使用資料、安裝資料、重大修理或改造資料、定期檢驗(yàn)周期內(nèi)的年度檢查報(bào)告及上次定期檢驗(yàn)報(bào)告(首次定檢除外)等,審查液氨成分的檢驗(yàn)記錄及液氨的充裝時間,成分不符合要求的,應(yīng)對高壓側(cè)的壓力容器進(jìn)行超聲檢測,對低壓側(cè)的壓力容器進(jìn)行聲發(fā)射檢測或表面無損檢測。

3.2 宏觀檢驗(yàn)與壁厚測定

進(jìn)行首次定期檢驗(yàn)的,應(yīng)檢驗(yàn)壓力容器結(jié)構(gòu)、焊縫尺寸及布置等是否符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求,以后的每次定期檢驗(yàn)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行情況確定是否進(jìn)行檢驗(yàn)壓力容器結(jié)構(gòu);檢驗(yàn)銘牌、標(biāo)志等;檢驗(yàn)隔熱層、表面油漆狀況;檢驗(yàn)高壓側(cè)容器外表面是否有缺陷;檢驗(yàn)緊固件與支撐件的狀況;用酚酞試紙檢測運(yùn)行的壓力容器各連接部位是否有滲漏。關(guān)注氨制冷系統(tǒng)集油器的放油口是否配置截止閥及快速關(guān)閉閥,低壓循環(huán)儲液器、液體分離器、中間冷卻器等容器是否配置液位自動控制及報(bào)警系統(tǒng)[8]。小型氨制冷壓力容器應(yīng)選擇有代表性的重點(diǎn)部位進(jìn)行壁厚測定,如液位經(jīng)常波動部位、保溫層損壞部位、介質(zhì)進(jìn)出口、接管部位及宏觀檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)問題的部位等,保證測厚數(shù)量。

3.3 無損檢測

高壓側(cè)的壓力容器應(yīng)對外表面進(jìn)行一定比例的無損檢測抽查,重點(diǎn)抽查應(yīng)力集中部位、電弧損傷處、易產(chǎn)生裂紋部位、對焊縫有懷疑的部位等。低壓側(cè)容器達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的或氨液成分分析不符合要求及宏觀檢驗(yàn)有異常的,應(yīng)使用外表無損檢測或聲發(fā)射檢測。存在以下情況的應(yīng)進(jìn)行埋藏缺陷檢測:系統(tǒng)內(nèi)的高壓側(cè)容器設(shè)備中液氨成分沒有分析或其分析結(jié)果不符合《制冷裝置用壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)要求;檢測時發(fā)現(xiàn)壓力容器表面有損壞,對其使用焊縫埋藏缺陷檢測;按照要求需要復(fù)驗(yàn)確認(rèn)聲發(fā)射源的[9]。一般選用超聲檢測法。

3.4 材質(zhì)分析與安全附件檢驗(yàn)

如果不能明確主要受壓元件的材質(zhì),應(yīng)利用相關(guān)檢測方法查明材質(zhì),如化學(xué)分析法、光譜檢測法等,也可依據(jù)Q235A對低壓側(cè)的壓力容器進(jìn)行強(qiáng)度校正。安全附件檢驗(yàn)與壓力管道上的安全附件檢驗(yàn)項(xiàng)目基本一致,檢驗(yàn)不合格的安全附件不可投入使用。