冷库用压力容器的检验检测方法

李 兵 丁 敏 中国特种设备检测研究院

康士全 青海盐湖工业股份有限公司化工分公司

吴晓栋 山西潞安煤基合成油有限公司

冷库用压力容器一般具有无法停机、倒液及具有保冷层等生产工艺特点，同时由于早期施工建造的冷库大部分存在无证设计、安装，无竣工档案资料，操作人员无证操作、安全管理意识淡薄、无特种设备注册档案等背景特点，一直成为特种设备监察及检验检测工作的难点，成为其主要质量、安全管理工作的短板区及事故高危区。2013年发生的吉林省长春市宝源丰禽业有限公司冷库爆炸及上海翁牌冷藏实业有限公司液氨泄漏等重特大事故进一步暴露了冷库安全、质量管理问题的重大隐患，再次促进了各地冷库使用单位、特种设备监察及检验机构进一步重视冷库用压力容器的安全使用及检验检测工作。因此，从技术上讨论冷库用压力容器的检验检测可行性、难点、具体操作方法、检验重点，提高检验检测的针对性、有效性，对保障冷库用压力容器的安全使用很有必要。

1 冷库常用压力容器特点及主要失效模式

冷库设施的制冷系统虽然有多种设计结构形式，但常见的氨制冷一般分为压缩、冷凝、节流和蒸发四个主要的工艺过程，且均通过压力容器的使用实现，一般情况下工艺参数稳定。氨制冷系统主要包括冷凝器、贮氨器、氨油分离器、集油器等，一般情况下其设计压力为2.0MPa，设计温度为50℃，工作压力为1.1～1.3 MPa；而中间冷却器、氨液分离器、低压循环贮液桶及低压排液桶组成制冷系统的低压部分，一般情况下设计压力为1.6MPa，设计温度为40℃，工作压力为0.1～0.3 MPa左右。上述压力容器多为普通单腔圆筒形储存容器或管壳式换热器，结构简单，介质为液态或气态的氨，杂质为少量的油、水等。氨具有毒性，比空气轻并极溶于水，属于碱性化学物质，和空气混合后体积比超过16%时遇火源会燃烧或爆炸。液氨本身对压力容器无较大腐蚀特性，理论年腐蚀率仅0.08mm/年。因此，正常运行情况下，容器内部的介质腐蚀性可不作为制冷用压力容器的主要失效源。

综合考虑国内冷库的建造发展过程及现有管理现状，从设计、制造、安装、使用及检验等各个环节来考虑，冷库用压力容器的潜在安全隐患及失效模式体现在以下几个方面：

1）目前国内在用的小型冷库用压力容器，尤其是早期投用的冷库，大部分由无证设计、制造及安装或没有相应设计、制造及安装资料，导致在设备运行使用、定期检验过程中无法追溯相应的主要设计技术参数、材质等技术资料，设备运行过程中完全根据企业的管理制度、经验进行相应的运行、操作，难免会出现设备运行参数无法稳定控制、无法正常进行运行日常维护，加速设备老化和失效。

2）国内在用的冷库大部分属于私营、民营小型企业，其用途也涵盖了储运、海制品、蔬菜、制冰、冷饮等各个行业，管理水平参差不齐，尤其是一些早期的小型企业，其经济效益受季节性因素影响较大，企业规模小，没有配备专业压力容器相关技术人员，对承压设备相关法律、法规及标准的了解几乎是空白，导致在用压力容器无法得到相应的严格管理和维护的重要因素。

3）对于冷库用压力容器，由于其企业零散，监管难度大，导致冷库用压力容器监管成为一个死角。很多小型冷库用压力容器一直处于自投用以来不检验的状态，甚至很多企业连注册的程序都没有履行，注册基本信息缺失。

4）冷库用压力容器大部分以氨制冷为主，由于系统运行状态不确定，而氨气本身具有较强的水溶性，一旦存在泄漏点，和外部的水汽熔合，会形成较强的碱性环境，对设备的外部腐蚀、腐蚀速率会有较大影响。结合上述因素，一旦维护不当，腐蚀减薄类环境一旦形成，会导致压力容器的加速失效。

2 冷库用压力容器检测主要难点及应对措施

由于国内冷库管理整体存在管理水平不高，技术资料不全的特点，同时其运行具有长周期不停产、难停车或停车损失大等特点，且部分冷库用压力容器具有低温的特点，因此对冷库用压力容器实施检验检测时存在潜在的诸多技术难度。

笔者曾多次碰到无法查询冷库容器档案、注册资料及设计、安装原始资料，且无任何检验检测报告，无法获取设计压力、设计温度、材质、设计壁厚、介质等主要技术参数。这种现象会导致检验检测人员无法对设备的合法使用参数进行确定，无法对设备强度进行确定，也无法对实测容器壁厚进行符合性判定。碰到上述问题，除按照TSG R0004《压力容器定期检验规则》完成基本项目的检验检测外，还得根据设备合于使用的基本原则，进行处理：

1）对设备管理状态很差的企业，经初步宏观确认设备已经不再具备继续使用价值且设备本身存在潜在较大安全风险的，建议企业对设备进行更新处理。

2）对设备管理状态较差的企业，经初步宏观确认设备维护状态较好，仍具备继续使用价值的，建议企业加强特种设备管理、制定管理制度、加快培训特种设备专职管理人员，同时根据日常运行的稳定工艺参数或结合可查询的设备铭牌基本信息，由企业出具正式书面的基本操作参数信息，实施检验检测，结合检验检测结果对设备综合安全状态进行评价，给出结论。

3）对于容器缺失材质，结合实测的最小设备壁厚，依据光谱分析或微取样分析的结果，按照等同材质或较低强度材质的力学性能指标，对设备的主要承压部件进行逐一的壁厚强度校核；同时对于外腐蚀严重且腐蚀速率不明的容器，除建议使用单位加强重新防腐处理外，一旦强度校核通过后，在一定时限内，进行定期定点壁厚在线跟踪，确认状态稳定后，则再纳入正常检验检测程序。

4）由于大部分冷库用容器无法进行开罐倒液氨检验检测，且部分容器属于低温容器。在实施表面磁粉检测时，通过采用防冻液和水的混合物为磁粉的载体，混合比例根据低温的程度而确定。在保证磁粉悬液能够正常流动的基础上，采取分段拆除保冷层，逐一分段检测，结合采用A型试片逐一分段验证检测的灵敏度满足要求的前提下，逐步完成相应部位的磁粉检测；对于少量的不锈钢制低温容器，在实施渗透检测时，则需要采用对比试块完成灵敏度的验证，制定合理的检测工艺。同时在检测实施时，采用大照度灯具或其他妥善的措施进行检测部位的局部均匀加热，分段实施完成检测的方式。

5）对无法开罐检验的重点压力容器停机状态下，可以通过内窥镜的方式辅助完成；对于无法停机或不适合采用内窥镜完成内部检验的设备，可以通过超声波检测，适当选取探头对内部潜在的腐蚀或开裂进行检测。必要时，也可以采用高频导波检测技术对容器的内部腐蚀进行参考性评估。

6）对重点压力容器，由于声发射能够较理想的检测活动性缺陷的存在，利用声发射技术，采用系统本身的介质进行加压，来完成重点设备的声发射检测，对容器的潜在缺陷的活动性进行评估。

7）由于部分冷库在冬天可能会停产，同时部分冷库的运行也是间歇式运行，而不是全天24h一直运行，对于这类冷库，在实施其压力容器的检验检测时，可以在冷库间歇停机时，或者停产时完成相应压力容器的检验检测。

结合以上的处理措施并把握适当的检测时机，在保证检验检测实施可靠性的基础上，通过各项检测手段的结合，可以对设备的初步安全状态有一个较为全面的了解。同时，对于如腐蚀速率等无法确定的问题，可以通过后续一段时间的定期跟踪、补充或掌握相应的参数，最终根据系统认定运行的操作参数及检测数据完成对容器的综合定级、年限限定等，达到逐步地完善容器检验类管理资料，为冷库用压力容器的管理提供一定的技术支持。

3 结论

本文简单地分析了冷库用压力容器的工艺基本特点，分析了其基本失效模式及检验检测的难点所在，针对性地给出了建议性参考处理办法。通过多项工程项目实践表明，采取上述措施，是可以逐步实施冷库用压力容器的检验检测过程来获取有效的检验检测技术数据。同时，根据企业的管理状况，在加强企业管理及压力容器管理维护基础上，通过一两个检验周期，可以逐步地掌握冷库用压力容器的安全状态，实现冷库用压力容器的有效管理。