氨制冷压力管道定期检验

丁战武

沈阳特种设备检测研究院 辽宁沈阳 110035

氨作为制冷剂因其具有标准沸腾温度低、导热系数大、气化潜热大、单位制冷量大等优点[1]，在冷库系统中得到了广泛的应用。但国内的冷库，特别是早期建造的冷库，大都存在压力管道安装及管理不规范、不到位，操作人员专业知识薄弱等问题[2]，导致近年冷库管道事故频发。因此，现阶段极需要对氨制冷压力管道进行有效定期检验方法的探讨和研究，避免和减少事故的发生。本文主要通过对主要检验依据进行研究，并结合现场实际情况，对氨制冷系统压力管道定期检验方法进行讨论，为氨制冷系统压力管道定期检验提供参考。

1 氨制冷原理

氨制冷系统在制冷循环过程中主要包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个部分，其通过管道连接成密闭的制冷系统。工作过程如下图1所示：

图1 氨制冷系统工作过程

低压低温的氨气被压缩机吸入并压缩，变为高压高温的氨气，然后进入冷凝器进行热交换，变为高压常温的液氨，通过节流阀节流后变为低压低温的液氨进入蒸发器中，通过吸收被冷却物的热量变为低压低温的氨气，从而完成对被冷却物的制冷过程[3]。

2 国内氨制冷管道法规标准

目前我国针对氨制冷压力管道的设计、安装、验收规范主要有GB50072-2010《冷库设计规范》、SBJ12-2011《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》，定期检验方面还没有针对氨制冷系统中的压力管道的专项检验规范，现阶段以TSG D7005-2018《压力管道定期检验规则—工业管道》和“市场监管总局办公厅关于《压力管道定期检验规则—工业管道》（TSG D7005-2018）的实施意见及气瓶安全监察有关工作的通知”为主，为配合制冷管道定期检验的特殊性，2013年国家质量监督检验检疫总局发布了《质检特函【2013】61号》文件，关于“氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见”。

3 氨制冷管道定期检验方法讨论

按照“市场监管总局办公厅关于《压力管道定期检验规则—工业管道》（TSG D7005-2018）的实施意见及气瓶安全监察有关工作的通知”中对涉氨制冷管道的定期检验中规定：原则上应按《管检规》进行定期检验。对远离人员密集区域且暂时无法按《管检规》实施检验的氨管道，可按《质检总局特种设备局关于氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见》（质检特函【2013】61号）执行。

《质检特函【2013】61号》文件要求，对于无相关技术资料或者技术资料不全、未经具有相应资质的压力管道设计单位设计、没有实施安装监督检验的压力管道都应列入隐患整治范围。这类压力管道不在此做探讨，可以完全按照《压力管道定期检验规则—工业管道》（TSG D7005-2018）要求进行全面检验和安全评定。

3.1 氨制冷管道特点

目前氨制冷管道常规参数是高压侧设计压力2.0Mpa，设计温度150度/43度，低压侧设计压力1.50Mpa，设计温度43度，工作温度根据冷库用途不同而有所区别。氨制冷管道一般情况下都是24小时运行，并且不能长时间停机，置换难度大，介质无法排净，不停机探伤低压段拆除保温后很快就会结霜，无法完成探伤工作。

3.2 资料审查

按照《管检规》的要求[4]，资料审查重点是核查压力管道的设计、安装、改造或者重大修理资料、使用管理资料、检验检查资料等内容，其中前三项的资料，在管道投入使用后首次定期检验时必须进行审查。由于氨制冷压力管道工艺复杂，资料审查中需确定使用单位的操作人员是否具有相关经验，从而降低由误操作带来的事故风险。

3.3 宏观检验

宏观检验中对于绝热层和防腐层的检查主要是查看压力管道的绝热层是否有破损、脱落以及跑冷等情况，防腐层是否完好。也可以借助红外热成像检测设备对其进行判断[5-6]，宏观检验中对于阀门的检验也是重点内容，新建的冷库基本都使用钢阀门，老旧冷库多存在使用铸铁阀门的情况，应根据TSG D0001-2009中材料部分的要求，并结合制冷压力管道的设计和工作参数，判断是否可以使用铸铁阀门，对于不符合要求的阀门应该要求使用单位立刻进行整改，并上报监察机构。

3.4 高低压侧的剩余壁厚抽查

管道剩余壁厚抽查是制冷管道全面检验中的重要项目，能够使检验人员及时了解管道的腐蚀情况。对于高压侧的压力管道，按照《管检规》的第2.4.2.2条进行测厚，氨制冷管道一般情况下属于GC2级压力管道，弯头（弯管）、三通和异径管按照不少于20%的比例进行抽查。对于低压侧的压力管道，按照国家质量监督检验检疫总局发布的《质检特函【2013】61号》文件要求，主要对高风险的、具备作业空间的管道，进行适当比例的抽查，抽查以保温层存在破损、脱落、跑冷等现象的部位为主对于保温层完好的压力管道，必要时采用数字射线成像技术进行壁厚检测，一般情况下可不进行测厚。DR检测设备如下图所示：按照国家质量监督检验检疫总局发布的《质检特函【2013】61号》文件要求，有几种情况需要对压力管道的对接焊接接头进行埋藏缺陷检测，一是宏观检查或者表面的无损检测发现了缺陷的管道；二是宏观检查发现由于基础沉降不一致而导致管道活动受到制约，其制约点附近管道的对接焊接接头。

图2 DR检测系统

3.5 埋藏缺陷抽查

对以上两种情况可以理解为如果宏观检查或者表面的无损检查没有发现缺陷，也没有发现管道活动受到制约，可以不做埋藏缺陷检测，即不需要使用超声检测或者射线检测。也就不用执行《管检规》的探伤比例。对于低压侧管道，表面的宏观检查和无损检测难度比较大，因保温层刚拆除就会在管道表面结霜，如何进行宏观检查和表面无损检测值得深入研究。

如果存在以上两种情况，就需要对对接焊接接头进行埋藏缺陷检测，那么高压侧的管道一般应采用射线检测，检测标准允许时也可采用超声检测方法。检测比例应按照《管检规》中要求的比例进行。低压侧管道埋藏缺陷的检测可以采用射线检测、超声检测、数字射线成像技术DR，其重点检测的部位是高风险的、具备作业空间的管道，对于比例抽查适中即可，没有严格要求，应和用户协商解决。

低压侧管道一般都有保温层，又因为无法停机，氨无法排出管道，并且保温层刚拆除就会在管道表面结霜，因此使用X射线和超声波探伤难度较大。尽量使用数字成像射线技术DR进行埋藏缺陷检测。如下图3所示：

由图可以清晰地看出管道存在未焊透缺陷，长度为一周，深度分别为2mm和3mm，再按照《管检规》中的3.2.4条就可以对管道的安全等级进行评定。

3.6 安全附件检查

对于安全附件的检查以《管检规》的要求为主，对于安全附件检不合格的压力管道不允许使用。

3.7 压力试验

按照国家质量监督检验检疫总局发布的《质检特函【2013】61号》文件要求，必要时才进行压力试验。

4 结语

图3 管道的数字成像检测

对于隐患治理外的氨制冷压力管道的定期检验一般从资料审查、宏观检验、高低压测剩余壁厚抽查、埋藏缺陷抽查、安全附件检查、压力试验这几个方面进行检验，具体的检验过程按照《管检规》和国家质量监督检验检疫总局发布的《质检特函【2013】61号》文件执行，并需要结合氨制冷压力管道自身的特点采用试用的方法和设备，减少因检验给企业带来的经济损失，提高检验效率。