婁永生，林肯

（臺州市特種設備監(jiān)督檢驗中心，浙江 臺州 318000）

低溫絕熱容器造價高，在日常使用中若不注意維護很容易失效，而失效的主要原因有兩個：筒體壁厚和支座減薄失效或夾套真空絕熱失效。

1 低溫容器特點

低溫容器由內(nèi)筒和夾套組成，一般為介質(zhì)壓力，設計溫度為-196的汽缸壓力，由于其具有低溫性質(zhì)，一般選用奧氏體不銹鋼內(nèi)筒材料，如0cr18ni9ti等。它的夾套設計壓力為0.1MPa，并且其設計的溫度為室溫，一般選用的是碳鋼材料。低溫度的絕熱儲存容器是在硃光砂上傳遞的，例如真空粉絕熱，但這不是最佳的絕緣材料，這些硃光砂顆粒的濕度，不僅直接影響了熱導的系數(shù)，更嚴重的是影響了隔熱層，破壞了隔熱層的隔熱效果。在熱量的內(nèi)部和外部，圓柱體的底部和夾子，可以支撐管道的傳輸，而液體的溫度將會蒸發(fā)，在加熱蒸發(fā)氣體后，內(nèi)柱壓力將逐漸上升。如果夾套壞了或發(fā)生更糟的情況下，外部世界的熱量將會大量的輸入到內(nèi)層，產(chǎn)生大量的低溫液體氣化，使其體積膨脹，氣缸壓力迅速上升,將會對設備的安全運行產(chǎn)生影響。

2 常見失效方式

2.1 真空度喪失

低溫容器真空絕熱方式分為真空粉末絕熱和高真空多層絕熱。檢驗發(fā)現(xiàn)真空度不合格類型有以下幾種。

（1）夾層中絕熱材料的影響，由于絕熱材料的物理性能和物理形狀不同，其導熱率也有所不同。同時，同一種絕熱材料，處在不同真空度時的導熱性能也不同，隨著真空度的降低，導熱率上升。

（2）真空夾層氣體含量增加對夾層真空度影響很大，熱傳導系數(shù)隨著氣體濃度增加而上升。

（3）夾層內(nèi)各種材料放氣現(xiàn)象的影響，隨著時間的推移，材料的放氣不可避免，從而導致真空度的降低。

（4）夾層或夾層各接口處泄漏引起的真空度失效。

2.2 安全附件失效

低溫絕熱的安全附件一般有安全閥、爆破片、壓力表、液位計、緊急切斷閥。引起安全附件失效原因大致有以下兩種。

（1）由于絕熱容器大都安裝在室外，長期受雨淋和日曬造成的腐蝕失效。

（2）使用單位日常維護工作不到位，造成安全附件未進行規(guī)定的定期校驗而超期服役。

2.3 管路、閥門的泄漏、結(jié)冰

在定期檢驗過程中有發(fā)現(xiàn)夾套與氣、液相接管連接的角焊縫泄漏的情況。該類型的失效主要原因是廠家設計低溫容器時，忽視了接管是導熱體。由于反復充裝使得該部位的溫差變化較大，導致接管與殼體的連接部位產(chǎn)生交變應力；一般低溫容器的夾套為碳鋼，夾套與接管連接的角焊縫及母體處的溫度，有時會低于脆性轉(zhuǎn)變溫度。低溫容器經(jīng)過長期運行后，該處的角焊縫容易出現(xiàn)貫穿性裂紋，造成夾層真空度喪失。另外，低溫容器的外部管路和閥門若材質(zhì)未達設計要求也可能會開裂，但危險程度不及前者。

3 安裝和使用

3.1 安裝

安裝儲槽，應該在設備上以及相應的部件上進行嚴格檢查，管道組件以及儲槽外部如果有“汗液”、“霜凍”等現(xiàn)象發(fā)生，要檢查其壓力，液體水平儀表顯示的是否合理。如果發(fā)現(xiàn)問題應及時改過來，尤其是閥門、在水庫底部的管道，是嚴格禁止碰撞的。

3.2 使用

在使用過程中，水箱內(nèi)的壓力應該有規(guī)律的變化，尤其是在打開充氣閥和壓力儲槽的時候，例如，在水庫內(nèi)的壓力升高時如若發(fā)現(xiàn)異常，應該立即關閉加壓閥，打開排水閥，使壓力減輕，直到壓力恢復正常。水庫的水位應該不低于20%，因為低于20%的液體水平，水平規(guī)格說明就不準確，實際水平可能遠低于水平指示，它會影響顧客的使用。如果儲槽沒有壓力，排空儲槽很冷，必須立即關閉所有的閥門，這樣就可以避免濕度進入內(nèi)柱，造成冷凍，塞閥和管道堵塞的現(xiàn)象發(fā)生。在使用過程中，也應該觀察儲槽區(qū)域的外部表面是否存在“結(jié)霜”的現(xiàn)象，如果發(fā)生有可能是由于被封住的水管漏了，砂石的沉降，用了很長時間的硃光砂沉降或其他原因?qū)е抡婵杖萜骼鋮s。因為在填充硃光砂上有一定的顆粒尺寸以及溫度的要求。當沙粒大小、溫度不適度的時候，在一段時間后，硃光砂會釋放水蒸氣，使真空度降低和蒸發(fā)，在其檢查方面需要進行修補，泄漏檢測，或者在硃光砂上需要用真空吸塵器，在空氣泵進入真空狀態(tài)之前，要防止受到潮濕的影響。

當儲槽處于關閉狀態(tài)時，由于冷卻液罐的儲存溫度不可避免地受到外部空氣的影響，使其蒸發(fā)，所以儲槽的壓力上升，這就需要通過加壓閥來設置，當容器內(nèi)的壓力大于一定壓力時安全閥可以打開，使壓力釋放。低溫釋放，供氣管路內(nèi)的壓力不能全部清空，但是氣壓必須保持在0.1MPa以上，以防止外界空氣、水和其他雜質(zhì)進入，如果需要徹底排空，應根據(jù)生產(chǎn)需要保證供氣的純度。

4 定期檢驗

4.1 資料檢查

要檢查設計資料、制造資料、安裝資料，運行記錄、歷次檢驗報告和維修記錄等。

4.2 宏觀檢驗

定期檢驗時應在技術審查之后進行嚴格的宏觀檢查，應重點檢查容器保溫層和隔熱層、外殼有無機械損傷、結(jié)霜或冒汗、設備基礎有無下沉、傾斜、開裂等，同時檢查容器支座與基礎的固定是否牢靠、堅實，是否能經(jīng)的起自然災害，不至于引發(fā)更大的次生災害。檢查閥門是否完好，管件在使用過程中是否有損壞和彎曲。罐體有無接地裝置，檢查是否符合要求。檢查夾套與支座外表面腐蝕情況，并用測厚儀進行厚度測定。

4.3 安全附件檢驗

檢查各安全附件是否完好，外觀是否有腐蝕破壞，是否在校驗有效期內(nèi)，爆破片是否按期更換，安全閥與管路中間的閥門是否處在連通狀態(tài)。

4.4 真空度檢測

定期檢驗中測定真空度的方法一般采用熱偶式，國內(nèi)低溫容器的規(guī)管一般有國產(chǎn)M007B（ZD0-1型）和進口泰利德(DV-6R)。ZD0-1型規(guī)管在測定真空時，真空測試儀需要根據(jù)每個規(guī)管出廠時標定的加熱電流進行調(diào)節(jié)之后才能測出真空度。該電流值通常附在規(guī)管產(chǎn)品質(zhì)保書上，制造廠在焊接規(guī)管后通常也會把加熱電流值標記到規(guī)管保護罩上。若無法找到該加熱電流值就需要用儀器測定加熱電流，再根據(jù)該數(shù)值測量真空度。而DV-6R型規(guī)管的真空度測定只需使用HPM4/6便攜真空計調(diào)到相應量程檔位就能測出。相比而言，DV-6R在外觀、使用使命和測度方便方面都比ZD0-1型有較大的優(yōu)勢。另外不同型號的規(guī)管給檢驗帶來極大的不便，尤其是ZD0-1型規(guī)管若無法查到標定加熱電流值，會給檢驗帶來麻煩。建議修改相關標準應該統(tǒng)一使用一種型號的規(guī)管，給檢驗工作帶來方便。

檢測時經(jīng)常出現(xiàn)真空度超標，其中原因很多，測量環(huán)境不同就有一定誤差。制造完畢后的真空度和使用過程中的真空度是兩個概念。GB/T18442-2011中對夾套封結(jié)后的真空度要求很高，是因為制造廠測量真空度的過程中，伴隨著抽真空過程和加熱過程（即測量環(huán)境是干燥空氣），因此把真空度控制的很低。然而，低溫容器在經(jīng)過一段時間的使用，隨著雜質(zhì)的緩慢釋放、累積，測量環(huán)境已非干燥空氣，測量溫度也隨著環(huán)境溫度變化而變化，所以會出現(xiàn)比較大的誤差。因此真空度超標的問題應客觀對待，不是所有的真空度超標都需要重新抽真空。此外規(guī)管針腳上氧化皮對測量影響很大，可在測定前仔細清理一下氧化皮再進行測量。

對于檢測出真空度以后判定是否合格的問題，有學者不大認同目前固容規(guī)采用一刀切的原則，真正影響夾層真空和絕熱性能的影響因素有很多，蔣吉林等人引入的“真空度降低速率”綜合考慮了夾層的泄漏和夾層內(nèi)材料的放氣現(xiàn)象，通過計算來確定夾層真空度是否合格，此種方法更適合在用低溫儲罐的安全評定。

4.5 容易泄漏部位檢驗

對于氣、液相管與夾套的角焊縫的檢查應增加在檢驗方案中，此處角焊縫有可能會現(xiàn)微量泄漏，此時普通的檢驗手段根本無法查出漏點，應同時檢查容器外壁是否有跑冷現(xiàn)象、安全閥是否頻繁起跳等異?，F(xiàn)象，必要時可用氦檢漏技術查找漏點。

5 日常維護

低溫絕熱容器的真空度檢測是定期檢驗的重要項目，而真空規(guī)管又是能否準確測量真空度的關鍵所在，所以日常維護和檢驗中應當重視對真空規(guī)管的保護。真空規(guī)管在出廠時都有保護罩，日常巡查應當檢查保護罩是否完好，有無進水，出現(xiàn)破損應盡快維修。在定期檢驗中也應小心使用，不要蠻力破壞規(guī)管。

夾層真空的破壞會造成夾套外部結(jié)霜、冒汗、安全閥頻繁開啟等現(xiàn)象，所以巡查時應當檢查是否有上述異常情況發(fā)生。

低溫絕熱容器一般都安裝在室外，容易受天氣影響發(fā)生腐蝕失效，應當注意對容器外部及支座的腐蝕防護。

在日常檢查中，應當定期檢查閥門是否有“凍結(jié)過度”的狀況，如果發(fā)生凍結(jié)的情況，使其很難操作時，要將閥門應用70℃到80℃的熱空氣或使用熱水加熱解凍，否則可能使閥門造成破壞。在發(fā)生狀況期間，禁止使用錘子，火燒或者是電加熱。在維修的過程中,注意保護低溫液體的真空管，確保真空管的真空度。閥門在短時間停止時，儲槽內(nèi)應釋放所有氣體，其中斷的持續(xù)時間，保持在5%到10%的液體流動，以減少蒸發(fā)的損失。

由于低溫絕熱容器的結(jié)構(gòu)特殊性，無法進入內(nèi)部檢驗，而常規(guī)的檢測手段對外部檢驗意義不大，所以低溫絕熱容器在制造的時候就應該嚴格把關，同時在使用過程中加強日常巡查和維護工作。