小型氨制冷压力容器与压力管道的检验

严 伟

(南京市锅炉压力容器检验研究院,南京 210000)

小型氨制冷装置是以氨为制冷剂,单台贮氨器容积不大于5 m2且总容积不得大于10 m2[1],主要依靠特种设备、压缩机、蒸发冷、氨泵等来实现氨的物理状态及温度变化,从而达到库房低温要求。小型氨制冷装置中主要有压力管道与压力容器,其中氨液分离器、油分离器、中间冷却器、贮氨器、低压循环桶、经济器、集油器、冷凝器、排液桶等属于压力容器,输送氨介质的液相管道及气相管道属于压力管道,制冷原理如图1所示。

图1 制冷原理Fig.1 Refrigeration principle

小型氨制冷装置中,特种设备的损伤失效模式应重点关注碳钢及低合金钢在无水液氨环境中是否产生氨应力腐蚀开裂,防止空气或氧气进入液氨中,控制液氨中的含水量及焊接接头的硬度,具体反应如下:

对压力容器及压力管道进行定期检验时,应审查液氨成分检验记录是否符合要求[2],对焊缝进行无损检测,判断是否发生氨应力腐蚀开裂。氨是易爆易燃介质,如果发生泄漏后果不堪设想,故需确保氨气不发生泄漏。需明确压力管道及压力容器在定期检验中的注意事项,提高检验检测质量,确保设备安全可靠。

1 氨管道安装监督检验的注意事项

1.1 资料审查与材料验收

对于新建的小型氨制冷装置,压力管道安装监督检验应严格执行《压力管道监督检验规则》及相关技术规范,资料审查应查看设计单位、施工单位、无损检测机构等是否具备资质,施工组织的建立和设计文件是否符合要求,氨管道工艺设计及布置是否符合技术规范要求。如氨制冷系统管道不应穿过具有分拣、配货功能的穿堂或封闭站台,不应穿过生活、办公及批发交易区域,在制冷剂泵出液口与制冷压缩机高压排气管道口设置止回阀。氨制冷系统管道不应采用铜、铝及合金材质的管道,且管道内不得镀锌,现场应抽查材料标志及相关记录。

审查设计文件时应满足以下要求:设计压力管道的安装单位是否具有资质且是否在有效期内;设计图纸上无损比例是否达到要求,设计说明是否符合相关技术规范;氨制冷机房中要安装氨气浓度检测报警设备并在检定有限期内;氨机房内应配备防毒面具、防冻手套等必备的应急器具;制冷机房门的设计向外打开,保证工作人员在紧急情况下快速撤离。

1.2 焊接与无损检测

氨管道之间的连接、法兰的连接、阀门的连接都应采用焊接方式,主要采用对接焊缝。氨管道间的对接焊缝要采用全焊透的焊接工艺,如氩弧焊打底等。

氨管道无损检测应满足以下要求:高压侧压力管道不得少于20%的射线检测,角焊缝磁粉或渗透检测100%合格;低压侧压力管道与热氨融霜管道的对接焊接接头射线检测100%合格。射线检测应符合NB/T 47013.11-2015标准,射线技术等级不能低于AB级,合格级别不能低于Ⅲ级;磁粉或渗透检测应符合NB/T 47013.4-2015标准,合格级别为Ⅰ级[3]。

1.3 压力试验与泄漏试验

根据设计要求,氨管道使用干燥洁净的压缩空气或氮气进行压力试验,试压前做好各项准备工作及安全防护措施,高压侧与低压侧做好隔断,分开进行压力试验,分别装设两块符合要求的压力表,检定报告在有效期内。试验过程中做好检验,确保压力试验真实、有效、安全,压力试验合格后方可进行泄漏试验。试验过程中严禁带压修复泄漏点,严禁使用制冷压缩机对系统进行压力试验。压力管道试压时用的连接件要采用耐压3 MPa以上的橡胶管或无缝钢管,相接的管头要有防滑沟槽。

1.4 施工安全与竣工验收

压力管道与压力容器采用聚氨酯现场发泡保温施工时应有强制通风措施。氨气极易溶于水,氨机房内的消防与喷淋装置很关键,贮氨器周围应砌上围墙,由消防部门负责验收。冷库建设工程竣工后,经验收合格方可投入使用。压力管道安装完毕后,安装单位应将完整的压力管道竣工资料与安装监检报告交付给建设单位,使用单位应在投用前或投用后30 d内向当地使用登记机关申请办理压力管道使用登记手续,取得压力管道使用登记证书。氨制冷装置中的所有压力容器应办理使用登记手续。

2 氨管道定期检验的主要项目

2.1 资料审查与宏观检验

应对氨管道的设计资料、改造或重大修理资料、安装资料、监检报告、使用管理资料等进行审查,审查使用单位是否定期对氨液成分进行分析,氨液成分是否合格,包括年度检验报告、定期检验报告等[4]。宏观检验包括几何尺寸检验、结构检验、外观检验等。重点关注结构布置是否合理,管道焊缝几何尺寸是否合格等,保温层是否存在破损、跑冷、脱落等现象,阀门、法兰、焊缝连接是否可靠,密封是否完好等,压力管道的标识、色标、流向等是否符合要求。

2.2 壁厚测定与无损检测

隐患整治范围内的氨管道除外,其余氨管道在保证人员安全情况下可以不停机进行定期检验。首次定期检验应按照一定的抽查比例对高压侧与低压侧压力管道进行埋藏缺陷检测,再次检验时一般不再进行埋藏缺陷检测[5]。

通过表面无损检测或宏观检验发现有问题的管道,因为基础沉降不一而使管道活动受制约的,要进行焊接接头埋藏缺陷检测。采用射线检测法,在允许条件下也可使用超声方法检测[6]。针对低压侧压力氨管道存在埋藏缺陷的,要对剩余壁厚进行抽查。对有跑冷、破损、脱落等现象的保温层下管道进行壁厚测定。保温层没问题的,可采用红外热成像技术对保温层下管道进行检测,必要时采用DR技术进行壁厚测定。

2.3 安全附件与仪表检验

检查安全附件时要注意安全阀是否与报告一致,整定压力是否正确,是否在有效期限内,铅封是否完好,安装位置与方向是否正确等;检查压力表时,重点检查压力表的使用期限、量程选取、安装及方向等,应标注指示最高工作压力的红线;在对紧急切断阀进行检测时,注意观察阀门本体状况、使用有效期及安装位置等[7]。

2.4 特殊情况的检验

针对资料不齐全或相关原始资料缺失的、达不到安装监管要求的压力管道要列入安全隐患整治范围内,相关单位应责令使用单位整改。检验机构需依据《压力管理定期检验规则--工业管道》新规则实行安全评议与定期检测。对于未办理使用登记证书的特种设备、超期未检的特种设备,发送《特种设备检验检测机构发现重大问题告知书》给当地特种设备安全监察机构,得到认可后方可进行定期检验。

3 小型氨制冷压力容器定期检测的注意事项

3.1 资料审查

审查资料包括设计资料、管理使用资料、安装资料、重大修理或改造资料、定期检验周期内的年度检查报告及上次定期检验报告(首次定检除外)等,审查液氨成分的检验记录及液氨的充装时间,成分不符合要求的,应对高压侧的压力容器进行超声检测,对低压侧的压力容器进行声发射检测或表面无损检测。

3.2 宏观检验与壁厚测定

进行首次定期检验的,应检验压力容器结构、焊缝尺寸及布置等是否符合相关技术规范要求,以后的每次定期检验应根据运行情况确定是否进行检验压力容器结构;检验铭牌、标志等;检验隔热层、表面油漆状况;检验高压侧容器外表面是否有缺陷;检验紧固件与支撑件的状况;用酚酞试纸检测运行的压力容器各连接部位是否有渗漏。关注氨制冷系统集油器的放油口是否配置截止阀及快速关闭阀,低压循环储液器、液体分离器、中间冷却器等容器是否配置液位自动控制及报警系统[8]。小型氨制冷压力容器应选择有代表性的重点部位进行壁厚测定,如液位经常波动部位、保温层损坏部位、介质进出口、接管部位及宏观检验时发现问题的部位等,保证测厚数量。

3.3 无损检测

高压侧的压力容器应对外表面进行一定比例的无损检测抽查,重点抽查应力集中部位、电弧损伤处、易产生裂纹部位、对焊缝有怀疑的部位等。低压侧容器达到设计使用年限的或氨液成分分析不符合要求及宏观检验有异常的,应使用外表无损检测或声发射检测。存在以下情况的应进行埋藏缺陷检测:系统内的高压侧容器设备中液氨成分没有分析或其分析结果不符合《制冷装置用压力容器》标准要求;检测时发现压力容器表面有损坏,对其使用焊缝埋藏缺陷检测;按照要求需要复验确认声发射源的[9]。一般选用超声检测法。

3.4 材质分析与安全附件检验

如果不能明确主要受压元件的材质,应利用相关检测方法查明材质,如化学分析法、光谱检测法等,也可依据Q235A对低压侧的压力容器进行强度校正。安全附件检验与压力管道上的安全附件检验项目基本一致,检验不合格的安全附件不可投入使用。