探讨氨制冷系统中压力容器检验问题

王国威

摘 要： 近年来，在化工、制药、食品等行业中氨制冷系统被广泛应用。但因氨制冷系统压力容器出现裂缝、被腐蚀等原因导致的氨泄漏事故也时有发生。因此加强对氨制冷系统中压力容器检验至关重要。本文就氨制冷系统中压力容器相关检验问题进行了简要探讨。

关键词： 氨制冷系统；压力容器；检驗；腐蚀

一般而言，氨制冷系统压力容器为单系统运行，在对其进行检查的过程中，在线停机的时间不能过长，基于以上条件，给氨制冷系统压力容器的检验工作提出了较为严格的要求。但由于多方面的因素，氨制冷系统压力容器出现裂纹和被腐蚀的风险依然存在，因此必须定期对其进行检验，以将风险降低到最低限度内。

一、氨制冷系统压力容器的化学腐蚀

目前，氨制冷系统大都是以胺作为制冷剂，以水作为吸收剂。正常情况下，钢材受腐蚀的可能性较小，因此与制冷剂一侧有接触的容器和管壁表面一般受到腐蚀的几率很小。如果使用的时间过长，主要容器外表面的金属材料会发生一定的电化学反应，从而导致腐蚀。氨制冷系统压力容器在相对湿度小于70%的大气条件下易导致化学腐蚀的发生。基于金属氧化的热力学原理，在常态大气条件下，氨制冷系统压力容器所采用的金属材料可产生氧化，但这种氧化与压力容器的腐蚀关系不大，在其中起关键性作用的是周边环境。氨制冷系统压力容器在大气条件下发生电化学腐蚀是由于设备本身表面会形成水膜，从而产生腐蚀电磁场，在相对湿度接近于100%的条件下，会出现露水和雨水的天气条件，露水和雨水滴落到金属的表面会导致水膜的形成，而如果相对湿度<100%，没有达到结露和结雨的条件，水膜的形成主要通过化学凝聚和毛细凝聚方式[1]。

在潮湿或有水的环境条件下也是氨制冷系统压力容器发生电化学腐蚀的原因，由于设备各部位的温度、设备中的金属材料中的化学成分存在一定的差异，压力容器在制作过程中在一定程度上存在各部位应力不均匀的情况，再加上设备表面保护膜的完整性受到破坏，设备本身会出现腐蚀电磁场。如果氨制冷系统压力容器及压力管道表面有水膜出现，会使一定数量的CO2、SO2等被溶解，从而形成电解质溶液，同时因具有较大的液膜表面积，在满足溶解条件的情况下，氧一直处于饱和状态下，很容易与金属表面发挥作用，且因为金属表面电化学处于不均匀的状态下，各种腐蚀电磁场进而产生，最终发生电化学腐蚀的结果。

二、氨对钢制压力容器的应力腐蚀

由于空气中存在O2、CO2、N2，这一因素会加大罐壁被液氨腐蚀的速度。在气相或液相中，氨、O2、N2和碳钢或低合金钢共同创建了一个应力腐蚀的环境，导致应力腐蚀现象的出现，其腐蚀的大概原理过程为，液氨中含有O2，其被钢表面吸附，形成了氧化膜。材料在拉力的作用下发生应变，使氧化膜受到破坏，暴露出来的新表面和有氧化膜的金属表面形成了一个微电磁场，加快了溶解速度，在没有其他杂质存在的条件下，O2在裸露的金属表面附着，再一次形成了氧化膜，一定程度上限制了应力腐蚀。但如果N2存在于液体氨中，N2和O2会出现竞争在金属表面吸附的现象，一定程度上提高了钢的应力腐蚀断裂敏感性[2]。基于应力腐蚀条件下，上述条件都为必备条件，CO2会使反应速度大大加快，使碳钢受到严重腐蚀，进而使压力容器出现腐蚀裂纹。

三、氨液成分研究

一般情况下，无水液氨对钢的腐蚀较小，但液氨经压缩机压缩冷凝后会产生一部分冷冻油，这些冷冻油会附着于容器和管道的内壁上，一定程度上损坏储存液氨的容器。在排料充装过程中或进行检验时，容器和管路易被空气污染，在液氨中，碳钢和低合金钢应力腐蚀敏感性都会增强。抗应力腐蚀性能影响因素诸多，如液氨纯度、温度、力学性能、刚的化学成分等是其中重要的影响因素。钢制压力容器的工作温度与液氨对其的应力腐蚀关系密切，且刚的含碳量、硬度和强度与其破裂敏感性也成正相关关系[3]。因此对氨液中氧、油、水分的含量加以合理控制，可一定程度上减少应力腐蚀的发生。

四、氨制冷系统压力容器检验

1.用肉眼进行检查

肉眼检查是氨制冷系统压力容器检验的重要方法，通过这种方法，可以迅速直接的将压力容器的大面积范围尽收眼底，从而获得最为直观的印象，同时可察觉颜色、状态等方面的细微变化。通过肉眼检查的方式对氨制冷系统压力容器进行检验时，应遵循从宏观到微观，从整体到局部的原则，先观察结构，再观察表面，可借助一些器具辅助检查。如果对检查的结果有质疑，可借助放大镜对重点部位进行较为细致的查看，同时可借助手电筒对压力容器的器壁情况有一个充分的了解，详细探查其腐蚀和变形情况，这样便于查看到容器表面的鼓包、坑槽和凹凸不平等情况。

2.酚酞试纸进行检测

为实现对氨制冷系统压力容器处于工作状态下其接管、焊缝处有无渗漏情况发生的检测，可以借助酚酞试纸对其进行检测。在使用这种方法进行检测时，应注意重点检查应力集中的位置，如人孔、几何形状不连续和接管处等，同时应重点检查可能导致应力腐蚀的位置。

3.冷凝器检查

冷却水是冷凝器立管内壁和管板外部处的重要介质，在检查过程中，要做好常规结构的检查、焊缝外观的检查、厚度的测量工作，同时重点检查管端焊缝、壳体外壁和管板等部位的腐蚀情况。因氨属于壳体内壁介质，被腐蚀的情况还较为乐观，即使内部管壁腐蚀情况较为严重，但因此造成的风险也很小。

4.外表面腐蚀情况检测

外表面腐蚀情况检测也是氨制冷系统压力容器检验的重要内容，在具体检验工作中，应重点加强对应力集中部位、变形部位、焊接接头部位、补焊区、电弧损伤部位、工卡具焊迹或其他容易出现裂纹的位置的检测，对每一条焊缝都应详细全面的检查，做局部检测工作时可应用磁粉检查方法。同时，可采用射线检测的方法对成型较差的焊缝表面、错边、气孔、咬边等有缺陷的区域进行抽查。在实际检验工作中，将贮氨器中的液氨完全排尽是不可能做到的，采用X射线拍片的方式就很难实施，但对于单罐体而言，采用双壁透照方法进行液体的轮换排放是可以实现的，借助这一方式可将液体处于一个较低的液位。拍摄纵向焊缝时要注意需将贴片粘置在距离液面>20cm处。

参考文献

[1]林震欧.大型氨制冷压力容器、管道检验可采用方案及问题探讨[J].装备制造技术，2015（11）：295-296.

[2]李妍.制冷系统压力容器检验要点[J].科技资讯，2015，13（10）：247-248.

[3]周伟，高雪.浅析冷库液氨制冷系统压力容器检验[J].科技创新导报，2013（19）：78.