低温绝热容器的定期检验与维护

娄永生，林肯

（台州市特种设备监督检验中心，浙江 台州 318000）

低温绝热容器造价高，在日常使用中若不注意维护很容易失效，而失效的主要原因有两个：筒体壁厚和支座减薄失效或夹套真空绝热失效。

1 低温容器特点

低温容器由内筒和夹套组成，一般为介质压力，设计温度为-196的汽缸压力，由于其具有低温性质，一般选用奥氏体不锈钢内筒材料，如0cr18ni9ti等。它的夹套设计压力为0.1MPa，并且其设计的温度为室温，一般选用的是碳钢材料。低温度的绝热储存容器是在硃光砂上传递的，例如真空粉绝热，但这不是最佳的绝缘材料，这些硃光砂颗粒的湿度，不仅直接影响了热导的系数，更严重的是影响了隔热层，破坏了隔热层的隔热效果。在热量的内部和外部，圆柱体的底部和夹子，可以支撑管道的传输，而液体的温度将会蒸发，在加热蒸发气体后，内柱压力将逐渐上升。如果夹套坏了或发生更糟的情况下，外部世界的热量将会大量的输入到内层，产生大量的低温液体气化，使其体积膨胀，气缸压力迅速上升,将会对设备的安全运行产生影响。

2 常见失效方式

2.1 真空度丧失

低温容器真空绝热方式分为真空粉末绝热和高真空多层绝热。检验发现真空度不合格类型有以下几种。

（1）夹层中绝热材料的影响，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。同时，同一种绝热材料，处在不同真空度时的导热性能也不同，随着真空度的降低，导热率上升。

（2）真空夹层气体含量增加对夹层真空度影响很大，热传导系数随着气体浓度增加而上升。

（3）夹层内各种材料放气现象的影响，随着时间的推移，材料的放气不可避免，从而导致真空度的降低。

（4）夹层或夹层各接口处泄漏引起的真空度失效。

2.2 安全附件失效

低温绝热的安全附件一般有安全阀、爆破片、压力表、液位计、紧急切断阀。引起安全附件失效原因大致有以下两种。

（1）由于绝热容器大都安装在室外，长期受雨淋和日晒造成的腐蚀失效。

（2）使用单位日常维护工作不到位，造成安全附件未进行规定的定期校验而超期服役。

2.3 管路、阀门的泄漏、结冰

在定期检验过程中有发现夹套与气、液相接管连接的角焊缝泄漏的情况。该类型的失效主要原因是厂家设计低温容器时，忽视了接管是导热体。由于反复充装使得该部位的温差变化较大，导致接管与壳体的连接部位产生交变应力；一般低温容器的夹套为碳钢，夹套与接管连接的角焊缝及母体处的温度，有时会低于脆性转变温度。低温容器经过长期运行后，该处的角焊缝容易出现贯穿性裂纹，造成夹层真空度丧失。另外，低温容器的外部管路和阀门若材质未达设计要求也可能会开裂，但危险程度不及前者。

3 安装和使用

3.1 安装

安装储槽，应该在设备上以及相应的部件上进行严格检查，管道组件以及储槽外部如果有“汗液”、“霜冻”等现象发生，要检查其压力，液体水平仪表显示的是否合理。如果发现问题应及时改过来，尤其是阀门、在水库底部的管道，是严格禁止碰撞的。

3.2 使用

在使用过程中，水箱内的压力应该有规律的变化，尤其是在打开充气阀和压力储槽的时候，例如，在水库内的压力升高时如若发现异常，应该立即关闭加压阀，打开排水阀，使压力减轻，直到压力恢复正常。水库的水位应该不低于20%，因为低于20%的液体水平，水平规格说明就不准确，实际水平可能远低于水平指示，它会影响顾客的使用。如果储槽没有压力，排空储槽很冷，必须立即关闭所有的阀门，这样就可以避免湿度进入内柱，造成冷冻，塞阀和管道堵塞的现象发生。在使用过程中，也应该观察储槽区域的外部表面是否存在“结霜”的现象，如果发生有可能是由于被封住的水管漏了，砂石的沉降，用了很长时间的硃光砂沉降或其他原因导致真空容器冷却。因为在填充硃光砂上有一定的颗粒尺寸以及温度的要求。当沙粒大小、温度不适度的时候，在一段时间后，硃光砂会释放水蒸气，使真空度降低和蒸发，在其检查方面需要进行修补，泄漏检测，或者在硃光砂上需要用真空吸尘器，在空气泵进入真空状态之前，要防止受到潮湿的影响。

当储槽处于关闭状态时，由于冷却液罐的储存温度不可避免地受到外部空气的影响，使其蒸发，所以储槽的压力上升，这就需要通过加压阀来设置，当容器内的压力大于一定压力时安全阀可以打开，使压力释放。低温释放，供气管路内的压力不能全部清空，但是气压必须保持在0.1MPa以上，以防止外界空气、水和其他杂质进入，如果需要彻底排空，应根据生产需要保证供气的纯度。

4 定期检验

4.1 资料检查

要检查设计资料、制造资料、安装资料，运行记录、历次检验报告和维修记录等。

4.2 宏观检验

定期检验时应在技术审查之后进行严格的宏观检查，应重点检查容器保温层和隔热层、外壳有无机械损伤、结霜或冒汗、设备基础有无下沉、倾斜、开裂等，同时检查容器支座与基础的固定是否牢靠、坚实，是否能经的起自然灾害，不至于引发更大的次生灾害。检查阀门是否完好，管件在使用过程中是否有损坏和弯曲。罐体有无接地装置，检查是否符合要求。检查夹套与支座外表面腐蚀情况，并用测厚仪进行厚度测定。

4.3 安全附件检验

检查各安全附件是否完好，外观是否有腐蚀破坏，是否在校验有效期内，爆破片是否按期更换，安全阀与管路中间的阀门是否处在连通状态。

4.4 真空度检测

定期检验中测定真空度的方法一般采用热偶式，国内低温容器的规管一般有国产M007B（ZD0-1型）和进口泰利德(DV-6R)。ZD0-1型规管在测定真空时，真空测试仪需要根据每个规管出厂时标定的加热电流进行调节之后才能测出真空度。该电流值通常附在规管产品质保书上，制造厂在焊接规管后通常也会把加热电流值标记到规管保护罩上。若无法找到该加热电流值就需要用仪器测定加热电流，再根据该数值测量真空度。而DV-6R型规管的真空度测定只需使用HPM4/6便携真空计调到相应量程档位就能测出。相比而言，DV-6R在外观、使用使命和测度方便方面都比ZD0-1型有较大的优势。另外不同型号的规管给检验带来极大的不便，尤其是ZD0-1型规管若无法查到标定加热电流值，会给检验带来麻烦。建议修改相关标准应该统一使用一种型号的规管，给检验工作带来方便。

检测时经常出现真空度超标，其中原因很多，测量环境不同就有一定误差。制造完毕后的真空度和使用过程中的真空度是两个概念。GB/T18442-2011中对夹套封结后的真空度要求很高，是因为制造厂测量真空度的过程中，伴随着抽真空过程和加热过程（即测量环境是干燥空气），因此把真空度控制的很低。然而，低温容器在经过一段时间的使用，随着杂质的缓慢释放、累积，测量环境已非干燥空气，测量温度也随着环境温度变化而变化，所以会出现比较大的误差。因此真空度超标的问题应客观对待，不是所有的真空度超标都需要重新抽真空。此外规管针脚上氧化皮对测量影响很大，可在测定前仔细清理一下氧化皮再进行测量。

对于检测出真空度以后判定是否合格的问题，有学者不大认同目前固容规采用一刀切的原则，真正影响夹层真空和绝热性能的影响因素有很多，蒋吉林等人引入的“真空度降低速率”综合考虑了夹层的泄漏和夹层内材料的放气现象，通过计算来确定夹层真空度是否合格，此种方法更适合在用低温储罐的安全评定。

4.5 容易泄漏部位检验

对于气、液相管与夹套的角焊缝的检查应增加在检验方案中，此处角焊缝有可能会现微量泄漏，此时普通的检验手段根本无法查出漏点，应同时检查容器外壁是否有跑冷现象、安全阀是否频繁起跳等异常现象，必要时可用氦检漏技术查找漏点。

5 日常维护

低温绝热容器的真空度检测是定期检验的重要项目，而真空规管又是能否准确测量真空度的关键所在，所以日常维护和检验中应当重视对真空规管的保护。真空规管在出厂时都有保护罩，日常巡查应当检查保护罩是否完好，有无进水，出现破损应尽快维修。在定期检验中也应小心使用，不要蛮力破坏规管。

夹层真空的破坏会造成夹套外部结霜、冒汗、安全阀频繁开启等现象，所以巡查时应当检查是否有上述异常情况发生。

低温绝热容器一般都安装在室外，容易受天气影响发生腐蚀失效，应当注意对容器外部及支座的腐蚀防护。

在日常检查中，应当定期检查阀门是否有“冻结过度”的状况，如果发生冻结的情况，使其很难操作时，要将阀门应用70℃到80℃的热空气或使用热水加热解冻，否则可能使阀门造成破坏。在发生状况期间，禁止使用锤子，火烧或者是电加热。在维修的过程中,注意保护低温液体的真空管，确保真空管的真空度。阀门在短时间停止时，储槽内应释放所有气体，其中断的持续时间，保持在5%到10%的液体流动，以减少蒸发的损失。

由于低温绝热容器的结构特殊性，无法进入内部检验，而常规的检测手段对外部检验意义不大，所以低温绝热容器在制造的时候就应该严格把关，同时在使用过程中加强日常巡查和维护工作。