低温绝热压力容器的定期检验

    ■文/吴翠莲

   随着经济的迅速发展，低温绝热容器使用范围日益扩大，现已广泛应用于化工、电力、机械、医疗卫生、交通运输等各行行业。

   低温绝热容器的结构不同于普通压力容器，其结构采用独特的真空夹套式结构，即根据不同设计要求在密闭金属内胆与外壳体间采用不同的绝热方式（真空粉末材料绝热、纤维材料绝热、多层绝热等）,使夹层达到一定的真空度。该类容器在结构及用途方面的特殊性,决定了该类产品属技术密集型产品.其制造及生产过程涉及到低温材料、低温焊接、低温吸附等低温技术及压力容器技术、真空技术、检漏技术等多方面综合技术，因此，其相应的检验检测技术要求亦与普通压力容器存在一定的差别。

   由于其结构为全封闭真空夹层容器，介质为低温液体，内胆无法直接检验，给检验工作增加了难度。同时相应的检验规范、规程不明确，实际检验的操作性不强，也给定期检验工作带来了一定的难度。为了保证检验的可靠性，需对低温容器运行中影响安全的因素进行系统的分析，了解低温容器的内在规律，从而确定重要环节及关键因素检验的内容、方法。本人结合几年来对低温压力容器的检验经验，依据相应法规标准的要求，总结出低温压力容器检验过程中常出现的问题以及检验过程中的一些具体要求，归纳如下：

    低温容器常出现的问题分析

    1、真空度的丧失。

    根据真空类型的不同分真空粉末型和高真空多层绝热型。影响真空度丧失的原因有很多，其中包括：

   一是夹层中绝热材料（粉末珠光砂、绝热铝箔、吸附材料等）的影响，由于绝热材料的物理性能和物理形状不同，其导热率也有所不同。另外，同样的绝热材料，当处于不同的真空度时，其导热性能也不相同，基本规律是随着真空度的降低，导热率上升。

    二是真空夹层气体的影响。随着真空度的降低，真空夹层内气体的含量增加，导热上升。

   三是夹层内各种材料放气现象的影响，也就是我们所说的真空夹层漏放气速率。随着时间的推移，材料的放气不可避免，进而导致真空度的降低。

    四是温度的影响。在稳定传热的情况下，夹层珠光砂等绝热材料的导热系数随温度降低而降低。

   图1、图2就是在检验过程中发现的问题，经解剖发现产生缺陷的原因就是夹套缺陷部位对应的绝热材料性能丧失致使夹套冻裂的现象。

    2、安全附件的失效。

   造成安全附件失效的原因有：超出安全阀校验周期，罐体内部压力过高，真空度超出安全范围。安全附件连接部位有泄漏，一些安全附件的质量问题，例如在检验中发现大部的容器真空规管因质量问题失效，无法测量真空。

    3、外部管路、阀门的泄漏、结冰。

   从近几年低温容器定期检验的情况看，外部连接管道存在的问题较多，主要问题是外接管道焊缝泄漏及接管冻裂的现象。造成泄漏的原因，从安装上来说，低温压力容器的外接管道都是现场安装操作，现场焊接条件是否满足施焊要求，以及安装单位及操作人员素质水平参差不齐，焊接材料、管道材料的真实性，都存在一些安全隐患。从使用工艺上来说，主要原因是连接的密封性能不好，或者是由于反复充装，接管与壳体的连接处存在温差变化，导致接管与壳体的连接部位以及阀门密封面产生交变应力而造成的泄漏。

    针对问题制定检验方案

    1、技术资料审查。

   包括设备出厂资料是否齐全、管理制度是否健全，运行记录以及以往的检验报告是否完整。该阶段尤其要注意上次检验报告中是否存在问题记载，以便调整此次检验的工作重点。同时，低温绝热压力容器的运行记录是非常值得注意的，它能够从某些方面反应出容器的绝热性能。

    2、外部检验。

   除普通压力容器的常规检验项目外，应重点检查容器保温层和隔热层、外壳有无机构损伤、结霜或冒汗、真空度有无下降，真空阀在正常工作状态下是否有效保护、设备基础有无下沉、倾斜、开裂等，此外注意容器的地脚螺栓是否牢固、坚实，受到自然灾害情况下不至于倾斜、倒塌，引发更大的灾害。检查阀门是否完好，管路在使用过程中是否有损坏和弯曲。罐体有无接地装置，检查其是否符合要求。检查外壳外表面的腐蚀情况，对于腐蚀严重之部位必须用超声波测厚仪进行厚度测定。

    3、安全附件检验。

   低温液体储存容器的主要安全附件包括安全阀、爆破片、压力表、液面计、温度计、紧急切断阀等，安全阀、爆破片应定期按期进行更换。

    4、耐压试验。

   强度试验是衡量低温绝热压力容器内胆质量的重要依据。《压力容器定期检验规则》要求，每两次全面检验周期内应当对压力容器进行一次耐压试验，而《固定式压力容器安全技术监察规程》则要求使用单位或者检验机构对压力容器的安全状况有怀疑时，应当进行耐压试验。因此，是否做强度试验，检验员要针对具体检测情况而决定。考虑到低温绝热压力容器结构的特殊性及其在运行条件下不允许残留试验液体的实际情况，强度试验可采用气压试验，压力系数取1.10。由于低温绝热容器采用夹套式结构，所以气压试验所规定的合格条件基本无从考证，因此，在试验过程中必须控制试验压力的变化情况，从保压情况来判断其内胆气压试验是否合格。

    5、气密性试验。

   低温绝热容器除了具有特殊的结构形式外，还具有较一般压力容器复杂的管路系统。因此气密性试验比较重要。对于图纸上有气密要求的必须进行气密性试验的检测。对于液氮、液氩等惰性介质可直接用介质进行，其它的则必须根据检验规程中要求的介质进行试验。

    6、夹套真空度检测。

   夹套真空度是衡量低温绝热压力容器真空绝热性能和使用寿命的重要技术指标。因此对低温容器进行定期检验时，必须对真空度进行检验。在进行低温绝热压力容器夹层真空度测量时，尤其是对于盛装易燃、危险性较强的低温液体的低温容器，在测量时一定要注意严格按要求操作，以免破坏真空规管，导致夹层真空度的丧失，甚至导致泄漏等事故的发生。

   夹层上装有真空测试装置的低温液体（绝热）压力容器，应测试夹层的真空度。未装低温介质的情况下，真空粉末绝热夹层真空度应当低于65Pa，多层绝热夹层真空度应当低于40Pa；装有低温介质的情况下，真空粉末绝热层真空度应当低于10Pa,多层绝热夹层真空度应当低于0.2Pa。夹套内部真空度检验：将真空表接到位于贮罐下部的真空管上，连接好后，打开贮罐真空阀，此时真空表的读数应小于10Pa，否则需重新抽真空，以提高夹套层的绝热性能。

    7、用测定静态日蒸发率的方法。

   如果低温容器没有预留真空接口或规管接口已损坏，无法用真空计测量夹套真空度，考虑用测定静态日蒸发率的方法判定该容器真空度的保持状况。实测日蒸发率指标小于2倍额定日蒸发率指标为合格。

   目前用于测量低温压力容器蒸发率的方法主要有两种：测重法和蒸汽流量测量法。自耗量测定：根据有关技术要求，贮罐的日蒸发率应小于5%。否则就表明夹套层的保温性能下降或罐体有泄漏。具体检测方法如下：内胆加入50%以上低温液体，打开放气阀，除压力表、液位计阀开启外，其他阀门关闭，保持热平衡48小时，然后在放气阀管口上用流量计测得稳定的气体流量。

    8、增加对外部管道连接部位及接管的检测。

   虽然压力容器的定期工作只针对压力容器本体部位，但考虑到低温压力容器外接管道的重要性，所以本方案增加了对外部管道连接部位的检测。主要检查项目为宏观检查、接管壁厚测定、渗透检测以及气密性试验，检测的目的是防止焊缝连接处及接管在使用过程中产生新的缺陷，接管的局部减薄，以及法兰密封面和阀门密封面的完好情况。

   当前低温绝热压力容器的使用范围越来越大，发展越来越快。低温绝热压力容器的定期检验，其特殊性主要体现在内胆的不可见性及真空夹套绝热性能的特殊要求，运行中存在一定的危险性。因此低温压力容器的定期检验尤为重要。作为我们检验工作者来说，检验时一定要严格执行低温容器检验工艺要求，结合实际情况，对检验项目和运行情况进行综合分析研究，确保低温绝热压力容器的安全运行。

    （作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院）

    《中国质量技术监督》2015年10月刊