低温液氮贮罐的制造与检验

2021-11-27李慧

科学技术创新 2021年31期

关键词：封头氦气真空度

李慧

（南京化工技师学院，江苏南京 210048）

1 贮罐制造

1.1 结构简介

本贮罐由罐体和裙座两部分组成。

罐体总成包括内容器、夹套体、填料和外部管道系统三部分。

1.1.1 罐体

罐体由内容器、外容器、内部管道和耳座等部件组成。内容器是盛装物料（低温液氮）的受压部件，起内径为30000mm，长13850mm，全容积105.3m3,筒体的设计厚度（计算厚度加腐蚀裕度）6.8mm，封头的设计厚度6.8mm，筒体的名义厚度10mm，封头名义厚度10mm。该容器选用0Cr18Ni9 钢板，参照GB4237-92《不锈钢热轧钢板》[2]标准。

外容器的内径3600mm，壳体材料为16MnR，名义厚度为16mm。外筒体上设置了6 个加强圈，以增强壳体的强度，减少罐体结构的重量。

内外容器之间的夹层充填绝缘材料（进口珠光砂），为防止珠光砂下沉，在夹层中设玻璃纤维棉。为提高绝缘的效果，夹层必须抽真空，出厂时夹层的静态真空度优于3Pa。

内容器依靠轴向支撑在外容器的耳座上。内部管道含两个试满管、顶部充液管、气体排放管、液面计气相管、增压器供液管和底部充液管。管道的材料为0Cr18Ni9 无缝钢管。

罐体底部有裙座，用20 个M30 地脚螺钉与混凝土基础连接。

1.1.2 管道系统和阀门

管道系统包括试满管、顶部充液管、底部充液管、气体排放管、液面计气相管、液面计液相管、泵吸入管、泵回流管、抽真空管、安全泄压管。

1.1.3 安全附件

本贮罐设计的安全附件包括：内容器的安全泄压装置：在内容器的气体出口管路上并列设置两个安全阀和手动排放阀。安全阀的开启压力0.38 MPa，DN50。

1.2 制造

1.2.1 筒体与封头

筒体和封头制造的主要控制项目有：

1.2.1.1 坡口几何形状和表面质量；

1.2.1.2 筒体纵、环焊缝对口错边量和焊缝余高以及筒体纵焊缝棱角度；

1.2.1.3 封头主要尺寸偏差；

1.2.1.4 封头拼接焊缝之间、筒节的纵焊缝之间以及封头拼接焊缝的端点与相邻筒节的纵焊缝之间，其焊缝边缘间距应大于筒体厚度的3 倍，且不小于100mm；

1.2.2 罐体焊缝表面质量的要求

1.2.2.1 形状、尺寸以及外观应符合技术标准和设计图样的规定；

1.2.2.2 不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷，焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除干净；

1.2.2.3 焊缝与母材应圆滑过渡；

1.2.2.4 罐体上焊缝不得有咬边；

1.2.2.5 角焊缝的形状和尺寸，应符合技术标准和设计图样要求，外形应平缓过渡。

1.2.3 气压试验之前，必须做好以下工作

相较于传统规划，测绘地理大数据下的城乡规划具有GIS特性，集成的数据明显增强，可视化、直观性较好，在众多规划方案中设定有多个评价因子，同时支持开展综合复杂的评价因数，尤其在大区域规划方案调整优化中，效率大大提高，为城乡规划工作提供了全新的思路。

1.2.3.1 试验场地应划定安全保护区，要有明显的安全标志和可靠的防护措施；

1.2.3.2 试验用的压力装置应放在安全可靠、便于操作控制的地点。试验用压力表的量程、精度与刻度，必须与试验要求匹配，并便于观察和记录；

1.2.3.3 受试罐体上不必要的可拆部件一般应拆除；保留的可拆部件的各紧固螺栓等连接件必须装配齐全，紧固牢靠；

1.2.3.4 气压试验用压力源的额定出口压力及流量，应与所试验的罐体的压力、容积等参数相适应；若压力源的出口压力大于罐体设计压力的两倍以上时，在试验装置中必须增设缓冲罐。在缓冲罐上应装设安全阀和压力表，并在出口管路上装设调节阀。压力源输送管道，应采用无缝钢管；

1.2.3.5 试验装置、试验场地及防护措施应符合有关要求；试验环境温度不低于5℃（或按专门的规定）。试验前的组装（含安全附件）工作已经完成并经检查合格。

1.3 制造工艺要求

1.3.1 抽真空工艺流程

检漏合格后→接水环真空机组→粗抽真空

接机械增压真空泵→换氮气装置→继续抽真空→真空保持实验（若不合格继续抽真空）→封结。

1.3.2 工艺要求

1.3.2.1 夹套封口

夹层珠光砂充填符合封口要求后，安全泄放装置法兰密封（槽）面、盖板密封面清除残砂，用丙酮檫洗后在法兰密封槽内涂真空脂，安装O 型圈，盖上盖板，用卡子卡死。

1.3.2.2 粗抽真空

用真空泵对夹层粗抽真空，粗抽真空时，每两小时记录一次真空读数。当夹层真空度≤10Pa（一体式）、30Pa（分离式）时，停泵观察，记下停泵时的真空读数，以后隔两小时记录一次夹套真空读数。停泵24 小时后，将真空记录送至车间技术人员，对真空记录进行分析、计算夹套泄放气速率，经车间技术人员同意后，方可继续抽真空。

当20m3以下（含20m3）贮罐粗抽真空48 小时、25m3以上（含25m3）贮罐粗抽真空72 小时后，夹套真空度未≤10Pa 时，需将真空记录送至车间技术人员，对真空记录进行分析，经车间技术人员同意后，方可继续抽真空。

1.3.2.3 不合格情况处置

当夹层漏放气速率达不到标准要求或产品抽真空出现异常时，需对贮罐夹套安全泄压装置、真空截止阀等处进行氦质谱检漏、分析原因并处置后，方可对夹套继续进行抽真空度，必要时可用热氦气置换。

1.3.2.4 热氦气置换

用热氦气置换夹层内的不凝性气体是缩短抽真空时间的有效方法。具体方法如下：外容器内充入95℃的热氦气，压力达到0.1MPa→抽真空至13Pa (0.1Torr) →第二次充入热氦气至0.1MPa→抽真空至5Pa (0.04Torr) →第三次充入热氦气至0.1MPa→抽真空至封结要求的真空度。

1.3.2.5 精抽真空

用真空泵对夹层精抽真空，精抽真空时每两小时记录一次真空读数，当夹层动态真空度＜GB18422-2001 标准规定的封结后真空度时，先关闭真空隔离阀，然后关闭真空泵，同时记下停泵时的真空读数，以后每两小时记录一次夹套真空读数，若真空读数超过要求真空度时，需继续抽真空。停泵后48 小时后，若真空读数低于GB18422-2001 标准规定的封结后真空度，且夹层漏放气速率，符合要求，应将抽真空原始记录复印一份，原件交车间技术保存，并将抽真空弯头拆下，盖上法兰盖。

1.3.2.6 真空封结

质检部对抽真空原始记录进行检查、计算夹套漏放气速率，作出真空度随时间变化的曲线，并对贮罐真空度进行测量，合格后在真空截止阀上加铅封封结。

1.3.3 内容器制造流程，见图2。