在用低温液体贮罐免更换真空规管测真空度

李成超，刘元胜，程和新

(泰安市特种设备检验研究院，山东 泰安 271000)



在用低温液体贮罐免更换真空规管测真空度

李成超，刘元胜，程和新

(泰安市特种设备检验研究院，山东 泰安 271000)

提出了低温液体贮罐在真空规管损坏的情况下的两种解决方案，并对在V6真空隔离阀法兰下方加装带真空规管真空阀的方案进行现场实施，最后测量真空度在相关规程规定的范围之内，结果表明：在真空隔离阀法兰下方加装带真空规管真空阀的方案可行，解决了在用低温液体贮罐由于真空规管损坏情况下更换规管需要的停产放空、焊接和抽真空等问题。

低温液体贮罐；免更换；真空度；静态蒸发率

0 引 言

低温液体贮罐是指用于存储液氧、液氩等低温液化气体的压力容器，采用专有的真空夹套式结构，根据其设计要求不同在内容器与夹套间采用不同的绝热方式使夹层达到一定的真空度。该类容器结构及所盛装介质的特殊性决定了其产品属技术密集型产品，其制造过程涉及到低温技术、真空技术和检漏技术，因此其检验检测技术要求较高[1]。目前泰安市注册登记在用低温液体储罐共计227台，2006年前注册登记低温液体储罐共计32台，该32台设备运行超过10a，部分设备真空度测试接口已损坏，对这类容器了解其内部真空度是否在安全范围之内显得十分必要。

1 基本情况

2016年4月我们对某气体公司的低温液氧储罐进行定期检验，在对其检验过程中发现真空测试接口VR-1(见图1)规管针脚腐蚀，经处理后测试真空度，真空测试计无法显示数值，下达意见书并通知企业及时落实整改。该设备由常州西玛低温设备有限公司于2002年9月16日制造，于2003年9月20日投用，至今已连续使用超过10a，制造厂家确认真空测试接口损坏，由于更换规管需要停产放空、焊接和抽真空，该企业为医院供氧，今年无停产计划，我单位就此问题进行专业技术谈论，并与制造单位沟通，确定了两个检验方案。方案一在V6(见图1)真空隔离阀法兰下方加装带真空规管真空阀门；方案二利用湿式气体流量计法测试静态蒸发率。

图1 测真空接口与真空隔离阀接口位置示意图

真空度测试、日蒸发率测量是低温容器特有的检验项目，《压力容器定期检验规则》(TSG R7001—2013)第二十四条：真空绝热压力容器除进行外部宏观检验外，还应当进行以下补充检验：

1.夹层上装有真空测试装置的，检验夹层的真空度；

2.夹层上未装有真空测试装置的，必要时进行压力容器日蒸发率测量。

2 在V6真空隔离阀法兰下方加装带真空规管真空阀

《压力容器定期检验规则》(TSG R 7001—2013)第四十七条：固定式真空绝热压力容器，真空度及日蒸发率测量结果在下表范围内，不影响定级；大于下表规定指标，但不超出其2倍时，可以定位3级或者4级；否则定位4级或者5级[2]。

表1 真空度及日蒸发率测量

将V6真空隔离阀关闭，打开下方法兰，并安装带真空规管的真空阀门(型号ZK-30WA-1)，通过真空泵(型号V-I240SV)将真空阀门抽真空，测量真空阀门内真空度，直到真空度测量值在表1范围内，最后打开真空隔离阀V6，测量内部真空度其数值为6.9 Pa。检验人员于7月底到该企业复查该方案效果，真空度值在合格范围之内，且3个月内夹层真空度减低速率无明显变化。该方案可操作性强，可以在容器不停机状态下操作，且改装费用可控，此次改装成本控制在2000元以内。

图2 底部加装真空阀现场照片

3 利用湿式气体流量计法测试静态蒸发率

日蒸发率指标是衡量低温绝热容器绝热性能又一重要参数；采用湿式气体流量计单位时间内被检件中液体蒸发后通过流量计的气体流量，通过测出的气体流量计算测试蒸发率和静态蒸发率，试验装置原理图见图3。

实验装置、设备和仪器要求应符合GB/T 18443.1-2010中4.2的规定，且还应满足以下要求：

1.当流量计的量程小于等于5 L/min时，精度需达到0.5%，当量程大于5 L/min时，精度需达到1.0%；

2.流量计的额定流量应与被检件蒸发的气体流量相适应；

3.应有环境温度、环境压力及流量计进口温度和压力测试装置。

图3 湿式气体流量计法试验装置原理

一般采用液氮作为试验介质，测量时深冷液体充满率应为额定充满率，充液结束后应至少静置48 h，静置期间应打开真空绝热深冷设备的放空阀；当压力表压力接近为零时放空管路中接入流量计，流量计接入后除了放空阀打开外，其他被检件的阀门均处于关闭状态。蒸发气体的流量稳定后，且应不大于1 h的时间间隔采集、记录流量计示值、环境温度、大气压力、流量计入口温度和压力，且记录数据的时间应为24 h；计算被检件静态蒸发率，并应与此前24 h的静态蒸发率对比，当静态蒸发率的变化范围小于5%时，则记录的数据有效；当静态蒸发率的变化范围大于5%时，允许重新记录数据一次，重新记录时间应不少于24 h，且该数据为最终记录数据[3]。

3.1 测试蒸发率

式中，α0为测试蒸发率，单位%/d；ψ为流量计的校正系数，标定时的给定值；ρg为标准大气压(101.325 kPa)、273.15 K下气体密度，单位为kg/m3；ρ1为标准大气压(101.325 kPa)下饱和液体的密度，单位为kg/m3；V为被检件的有效容积，单

位为m3；T为流量计入口日平均温度，单位为K(开尔文)；P为流量计入口日平均压力，单位为MPa；qv为蒸发气体体积流量日平均值，单位为m3/d。

3.2 静态蒸发率

式中，α20为静态蒸发率，单位%/d；h为试验环境压力下饱和液体的汽化潜热，单位为kJ/kg；hfg为标准大气压(101.325 kPa)下饱和液体的气化潜热，单位为kJ/kg；TS为标准大气压(101.325 kPa)下饱和液体的温度，单位K；T1为试验时日平均环境温度温度，单位K；T2为试验时被检件内日平均压力对应的深冷液体饱和温度，单位K；ρ1为标准大气压(101.325 kPa)下饱和液体的密度，单位为kg/m3。

4 结 论

对于长期不用己锈蚀的真空度测试保护接口，切勿自行处理，可以委托该容器生产厂家对其进行改造并重新抽真空。方案二的测量方法对仪器精度、场地环境等条件有较高的要求，操作程序也比较复杂，测量时间也较长(至少72h)，对于投用中的低温容器操作起来非常不方便，可操作性不强，方案一通过在V6真空隔离阀法兰下方加装带真空规管真空阀门的方法测量真空度，解决了在用低温液体储槽由于更换规管需要停产放空、焊接和抽真空等问题。

[1] 王勇.低温绝热容器定期检验几个关键点的探讨[C]//第四届十三省区市机械工程学会科技论坛暨2008海南机械科技论坛论文集.海南:海南省机械工程学会,2008.

[2] TSG R 7001—2013 压力容器定期检验规则[S].

[3] GB/T 18443—2010真空绝热深冷设备性能试验方法[S].

Cryogenic Liquid Storage Tanks in Service to Avoid the Replacement of Vacuum Gauge to Test the Degree of Vacuum

LI Chengchao，LIU Yuansheng，CHENG Hexin

(Tai'an Special Equipment Inspection and Research Institute，Tai'an 271000，China)

Cryogenic liquid storage tank under vacuum gauge damaged two kinds of solutions, and with the installation of the gauge at the bottom of the isolation valve V6 vacuum tube vacuum valve flange-site program implementation, measuring the degree of vacuum in the range of the relevant provisions of the regulations, the results show that under the vacuum isolation valve flange installation with vacuum gauge vacuum valve is feasible to solve it with cryogenic liquid storage tank damage due under regulatory vacuum replace regulatory needs discontinued venting, vacuum welding and other issues.

cryogenic liquid storage tanks；avoid replacing；the degree of vacuum；static evaporation rate

2016-08-04

TB658

A

1007-7804(2016)05-0016-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.005

李成超(1987)，男，硕士，工程师，检验员，主要从事压力容器、压力管道定期检验及常规类无损检测工作。