影响绝热低温液体贮槽真空度的因素分析

李龙 1 穆克然 2 刘志华 3

北京航天试验技术研究所 北京 100074

摘要：随着科技、经济的快速发展，低温液体已广泛应用于厂矿、医院等企事业单位，随之对低温绝热压力容器的需求非常大。而国内目前尚未有针对该类容器的定期检验规范出台，给低温绝热压力容器的正常使用带来了一定的困难。本文根据低温绝热压力容器的结构及使用特点，结合相关规程、标准，对低温绝热压力容器的定期检验项目、内容进行具体分析，阐述了此类设备定期检验的要求。

关键词：低温绝热；固定式压力容器；定期检验

低温绝热储存容器一般采用真空夹套式结构，即在内筒与夹套之间充满膨胀珍珠岩等绝热材料并抽成真空，内筒充装所需介质。该结构具有占地面积小、安全可靠、使用维护方便等众多优点，广泛应用于气体、化工、机械、冶金、电子、医疗等行业。低温绝热储存容器夹套内壁与内筒外壁之间采用支撑件使两者刚性连接，同时使其内筒固定。内筒的进出管路一般布置在夹套中，并集中在下部穿出夹套，与夹套采用全焊透的角焊缝连接。为了保证夹套的真空度和内筒的密封性，低温绝热压力容器一般不设置人孔和检查孔。因此，为了保证投入运行后容器的安全，在容器制造过程中，对内筒的检验要求比较高。

1、低温绝热压力容器失效发生的原因
  1.1开裂问题

低温绝热压力容器内部的内胆所采用的是不锈钢，并且其两端经常会发生开裂的现象，导致低温绝热压力容器失效现象的发生，如图１所示。其实，导致低温绝热压力容器开裂现象发生的主要原因是因为：在低温绝热压力容器制作和设计的过程中，原应力的形态受到一定程度上的损坏，并且进行相应物质介入，形成新的应力。但是，在低温绝热压力容器运行的过程，原应力和新应力相撞的情况下，会产生相应的作用，从而引发低温绝热压力容器开裂的现象发生。另外，在低温绝热压力容器内胆制作的过程中，所采取冷却的方式有着很大程度上的不同，并且冷却的速度也会产生一定程度上的变化，这样就会加速低温绝热压力容器开裂现象的发生。

1.2真空失效问题

其实，引发低温绝热压力容器失效的原因有很多，真空失效问题就是其中的一个。从低温绝热压力容器自身的角度来说，使用的期限和真空绝热性能与蒸发率和夹层真空度等方面有着直接的联系，因此真空失效很容易引发低温绝热压力容器失效现象的发生，具体内容可以从以下几个方面来分析。（1）绝热材料的影响。主要是因为真空夹层中的绝热材料的物理性能存在一定程度上的差异，其形态也有着很大不同，在这样的情况下，导热率就会产生一定的变化，若是真空度下降的时候，其导热率也会随之产生变化。（2）真空夹层漏气。在低温绝热压力容器运行的过程中，若是真空夹层发生漏气的现象，主要是因为真空夹层中的材料经过时间的放置，就会出现放气的现象，导致真空度相对较低或者发生失效的现象，引发低温绝热压力容器失效的现象发生，影响了低温绝热压力容器正常、稳定、安全的运行状态。

2、影响绝热低温液体贮槽真空度的因素

2.1原始资料审查

与普通压力容器的定期检验一样，在低温绝热压力容器的检验中首先要审查其技术资料情况。

（1）对产品的出厂技术文件审查，包括内筒、外筒的材质证书和复验报告，不锈钢焊接工艺评定报告，焊缝探伤报告（含焊接返修部位的探伤报告），水压试验报告，气压（密）试验报告，氦泄露试验报告，蒸发率试验报告和真空度测试报告等资料。

（2）审查贮槽运行记录，询问设备的管理、操作人员。在运行过程中压力有无明显变化。安全阀是否起跳，蒸发量是否变大等。同时，低温绝热压力容器的运行记录是非常值得注意的，它能够从某些方面反应出容器的绝热性能。

2.2宏观检验

除按一般压力容器的要求进行外部检查外，还应主要检查以下内容：

（1）各种阀门开闭是否正常；

（2）压力表、液位计等安全附件是否按规定进行检验，其使用是否在校验期限内；

（3）容器、管道和管阀连接处是否有泄露；

（4）贮槽的外表面（特别是外筒的顶部、底部外表面）是否有“冒汗”、“结霜”；

（5）支腿的损坏，基础下沉、倾斜、开裂，紧固螺栓的完好情况。

（6）与使用者进行交流，对低温容器的使用、维修、管理及其事故情况进行深入了解，这对检验人员来说不仅是必要的而且有助于针对存在的问题进行详细的检查。

2.3壁厚测试

在外筒外侧选4～8点进行壁厚测试，确定最小壁厚H；外筒壁厚测定应有代表性，测定后标图记录，测定位置应重点选择制造成型壁厚减薄部位、变形磨损部位、接管部位、表面检查发现可疑部位。

2.4无损检测

对外筒接管角焊缝、管件、阀件进行表面检测抽查。不能做磁粉探伤（MT）的部位进行渗透探伤（PT）。

2.5真空度的测试

对夹套容器，应使用专用真空计，对其真空度进行测量，真空度达不到要求的，应分析其原因，如属制造问题，应联系制造厂家处理，如属使用不当造成的真空度下降，应按使用说明书的要求，用真空泵将夹套抽至规定的真空度，合格指标应符合TSGR7001的规定。另外用木锤敲击外筒外壁，检查夹层（珠光砂）粉末是否有沉降的现象。

2.6蒸发量测定。

对未装有真空测试装置的低温绝热容器，随环境温度及夹套真空度的变化其内部介质蒸发量不等，设计时一般取20℃时的蒸发量作为基准，但夹套的真空度变化或环境温度变化时，其蒸发量也随之变化，所以蒸发量测定，对检验来说也很有必要，通过蒸发量测定可间接反映夹层的真空度状况。但对安装有真空测试装置的低温容器，可将此项作为参考项进行检查。

2.7耐压试验

按《固定式压力容器安全技术监察规程》要求，压力容器的耐压试验不作为强制项目，只作为定期检验的一个可选项目，而且由于低温压力容器的特殊性和诸多因素限制（如脱脂、内壁要求洁净干燥等），一般需要时只做气压试验，其要求如下：

1. 试验所用气体应当为干燥洁净的空气、氮气或者其他惰性气体；

（2）气压试验时，试验温度（容器器壁金属温度）应当比容器器壁金属无延性转变温度高30℃，或者按照本规程引用标准的规定执行，如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高，则需相应提高试验温度；

（3）气压试验时，试验单位的安全管理部门应当派人进行现场监督；

（4）气压试验时，应当先缓慢升压至规定试验压力的10%，保压足够时间，并且对所有焊缝和连接部位进行初次检查；如无泄漏可继续升压到规定试验压力的50%；如无异常现象，其后按照规定试验压力的10%逐级升压，直到试验压力，保压足够时间；然后降至设计压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力应当保持不变。

3、结束语

低温绝热压力容器的定期检验是压力容器定期检验中比较有特色的一种检验，主要就体现在它内胆的不可见性及真空夹层的绝热性能的特殊要求方面。对低温绝热容器的检验工作来说，如何根据这类设备检验过程中的检测结果来判断和分析问题产生的原因，是对检验员最大的考验。本文从定期检验的实际情况出发，结合实际检验经验对该类容器的定期检验项目及检验技术进行了分析，仅供各位同行参考。

参考文献：

[1]姚小静，赵路宁，韩伟，等.低温绝热压力容器失效因素与检验评定技术研究[J].石油化工腐蚀与防护，2014（4）

[2]劳英杰.红外热成像技术在低温绝热压力容器定期检验中的应用[J].化学工程与装备，2012（8）

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[4]姚泽华.对低温液体贮槽定期检验的探讨[J].中国锅炉压力容器安全，2010（3）