氨制冷装置（冷库）压力管道检验要点探讨

王 伟 刘怡婷

1上海市宝山区特种设备监督检验所 （上海 201900）

2上海市特种设备监督检验技术研究院 （上海 200062）

氨是重要的基础化工原料和产品，在石油精炼、合成纤维、氮肥制造、硝酸合成、制冷等领域有着广泛的应用。液氨，又称无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。液氨良好的热力学性能、环保性和经济性使之成为目前制冷行业中使用最为广泛的制冷剂。按照GBZ 230—2010《职业性接触毒物危害程度分级》的规定，氨虽然仅被列为中度危害介质，但是它同时具有腐蚀、可燃且极易挥发等介质特性，因此在人员密集处一旦发生泄漏会立即挥发扩散，引起火灾或者造成人员中毒、伤亡等恶性事故。近年来国内也发生过多起氨泄漏事故，造成重大的人员伤亡和财产损失，引起了社会的密切关注。对事故信息的统计显示，压力管道的损伤泄漏占据了极大的比例。本研究从检验环节入手，指出氨制冷装置（冷库）管道在安装监督检验及定期检验中应关注的要点。

1 监督检验关注要点

压力管道安装监督检验是对压力管道安装安全质量进行的监督验证。压力管道作为一种现场施工制造的特殊产品，只有在施工过程中严格遵守施工工艺，各单位遵循质保体系流程运作，才能确保其质量合格。安装质量存在先天缺陷的压力管道，日后做再多的检验也无法保证其可靠性，必须严把安装关口，因此，对管道安装监督检验质量的管控尤为重要。

1.1 做好设计资料审查

管道的设计是整个压力管道安装环节的核心基础，地基夯实才能保证上层建筑牢固。设计环节中应充分考量标准更新、环境变化、地域特点等各方面因素。在监督检验过程中，除了按照常规压力管道的监督检验要求审查设计单位资质、设计及安装说明书、设计图样和强度计算书以外，还应根据氨制冷管道的特点制定专项审查要求。首先，从材料选用方面，应了解冷库、不同冷间的制冷要求，如果存在鱼虾冻结间等低于-20℃的制冷需求，则应考虑管道元件的低温用钢选择，经过测试，普通20钢的-20℃冲击功仅为5~8 J，GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》中也规定20钢的设计温度不低于-20℃，所以应尽量选择10钢或者降碳提锰的材料。与管道直接接触的支吊架零部件，其材料也应按管道设计温度选用。实际设计中，为了规避上述材料选择，对于管道设计温度为-19.8℃，但实际使用温度却达到-21℃或者-22℃的情况也应该坚决杜绝。鱼虾类冻结间、速冻加工、深冷储藏均有一定的低温要求，必须要求设计单位重新作出相应的设计考量，如果管道在低温应力工况下运行，则需给出设计计算书予以说明。另外，氨气不能和铜材质部位接触；虽然纯氨不腐蚀钢铁，但在有水存在时，会腐蚀锌、铜、青铜及其他铜合金。因此氨制冷系统阀门的选用应规避铜材料和其他特种合金。由于氨的强渗透性，为了避免渗漏应尽量选择优质的氨专用阀门。其次，从安全角度考量，还应考虑以下规定：包装间、分割间、产品整理间等人员较多的空调系统严禁采用氨直接蒸发系统。氨制冷管道系统上，宜装设紧急泄氨器，在发生火灾等紧急情况下，将氨液溶于水并排放至消纳贮缸或水池中。最后，在氨管道柔性设计方面，应关注直管段较长的管道。GB 50072—2010《冷库设计规范》规定：低压侧管道直线段超过100 m时设置补偿装置，高压侧管道直线段超过50 m时设置补偿装置，并应在管道的适当位置设置导向支架和滑动支吊架。如设计中未考虑，应给予提醒。

1.2 安装监检中严格要求“按图施工”

管道的设计图纸,在应力分析、流程工艺、安全保障等方面都有其专门的考量。在安装过程中，必须严格做到“按图施工”，管道的走向、材料的选用、支吊架的设置均不得随意更改。安装中由于现场实际条件的影响往往会出现管道走向与设计图不完全一致的情况，如确需变动的部位，应出具设计变更单，并体现在竣工图中，对于将设计蓝图直接当作竣工图的现象也应严格禁止。

1.3 注意安全阀的安装

首先，安全阀应设置泄压管。氨制冷系统的安全泄压总管出口应比周围50 m内最高建筑物（冷库除外）的屋脊高5 m，并应采取防止雷击，防止雨水、杂物等落入泄压管内的措施。其次，安全阀的安装还应利于日后拆卸（定期校验）。冷库一旦投用后几乎不会停用，因此，为了方便安全阀的校验：可在安全阀的前端设置截止阀，但必须加铅封并保证锁定在全开状态；或者设置切换阀门，安装一用一备两套安全阀组进行切换使用。

1.4 使无损检测真正达到效果

根据 《质检总局特种设备局关于氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见》，新安装管道热氨融霜管道和低压侧压力管道的对接焊接接头应100%射线检测合格，高压侧压力管道不少于20%射线检测，角焊缝应100%磁粉或渗透检测合格。该要求必须落实到位，要严格监管无损检测单位的检测工作实施，杜绝弄虚作假，尤其是容易遭受液锤冲击管道、弯头等部位的焊接接头，必须切实保证每一道焊口的焊接质量，这样才能防止焊接缺陷在液锤冲击时不断扩展导致事故发生。另外，高压侧拍片部位的选择应具有足够的覆盖率和代表性。

1.5 做好焊缝定位

在施工过程中做到焊缝严格定位，尤其是最后需做保温的管道。除在竣工图上准确地标明每一道焊缝的位置，若条件允许，最好在外保温层上作出相应的标记，以方便定期检验的进行。

1.6 关注保冷施工质量检验环节。

保冷材料的使用温度、燃烧性、吸水性、线膨胀或收缩率数据要符合相关规定。用于与奥氏体不锈钢表面接触的绝热材料应符合有关氯离子含量的规定；保冷层捆扎应以不损伤保冷层为原则；金属保护层应有整体防雨水功能，对水易渗进绝热层的部位应用胶泥等进行严缝。

2 定期检验关注要点

氨制冷装置压力管道定期检验时，需依据TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程——工业管道》、TSG D7005—2018《压力管道定期检验规则——工业管道》有关规定，并结合《质检总局特种设备局关于氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见》以及氨冷库安全规范等相应的法规、标准制定专项检验方案。

2.1 按图索骥

在压力管道定期检验尤其是首次定期检验工作开展时，一定要明确检验范围。由于氨制冷行业普遍存在根据冷冻市场的变化进行冷藏工艺调整、库房设置变动等情况，对于建设好的管道往往也会进行施工改造，这些改造有些是符合手续的，有些则是私自进行的。而位于设备夹层、冷库顶部的管道的改动往往不易被发现。所以，在定期检验时必须按图索骥，严格审查竣工图纸，杜绝私自改造管道混入检验范围而被忽略。对于库房吊顶和管道井的设置，要提出不得遮蔽管道的要求，必须做到从头到尾所有管线处于目视可见范围内，不留死角。尽量减少数根管道集中制作保温的情况，如确有需要，也应对集中保温内部的管道构成作出详细的绘图说明。

2.2 宏观检查的主要项目要点

（1）对管道表面情况进行目视检查，同时检查焊接接头质量及防腐层、隔热层情况。对于管道绝热层，可采用红外热成像仪对破损、脱落、跑冷等情况进行检查。

（2）检查管子及其组件的泄漏情况。检验阀门密封填料部位、法兰的结合部是否有氨泄漏，疑似泄漏的地方可选择酚酞试纸进行检查。

（3）检查管道是否存在异常振动情况。管道位置是否有移动或变形、挠曲、下沉等现象，管道与管道、管道与相邻设备之间有无相互碰撞及磨擦情况。

（4）对支吊架进行着重检查。检查支吊架是否脱落、变形、腐蚀及焊接部位是否开裂，刚性支吊架连接配件是否松动或损坏。承载结构与支撑辅助钢结构是否明显变形，受力焊接接头是否有宏观裂纹。

（5）做好阀门、法兰的检查。审查阀门及法兰的选型是否正确，阀门表面是否存在腐蚀现象，阀体表面有无裂纹，阀门及法兰连接螺栓是否缺失、有无松动和腐蚀现象，法兰面是否发生异常翘曲、变形。

2.3 明确管道的重点检验部位

管道重点检验部位主要包括：

（1）氨压缩机排气管道。

（2）低温侧压力相对较高的管段：如氨泵的出口管道，排液桶的进、出口管道。

（3）处于生产流程中，冷热交换频繁的管段或与重要装置相连接的管段，如热氨冲霜的热氨气体管道，热氨调节站（包括集管、各支分管），速冻机的集气管道。

（4）绝热层损坏的管道。

2.4 审慎选择无损检测手段

对确有必要的管道，根据宏观检验的结果，结合管道的失效模式分析，选择合适的无损检测方法配合检验。

对于宏观检查中发现裂纹或可疑情况的部位，绝热层破损导致外表面腐蚀的部位，压缩机进出口管道、蒸发式冷凝器出口管道、连接各设备的进出口管道等与动设备相连并可能产生疲劳的部位，可选取磁粉或者渗透进行表面缺陷检测。

按照TSG D7005—2018规定，GC2级管道的焊接接头须进行不少于10%的埋藏缺陷检测抽查。由于氨制冷装置（冷库）的压力管道检测往往是在系统不停机的状态下进行的，低温情况下，对带有保温层的低压侧管道拆除保温后再次恢复保温会大大影响保温效率，还可能发生保温层渗水、破损等情况。如果在管道安装时，严格执行了《质检总局特种设备局关于氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见》，新安装管道热氨融霜管道和低压侧压力管道的对接焊接接头都进行100%射线检测且合格，那么也可以不对低压侧管道进行埋藏缺陷检测抽查，将抽查部位选择在高压侧有代表性的位置。低压侧管道如确有需要，也可以选择射线数字成像检测（DR）技术进行不拆保温层的检测。

对管道易产生疲劳失效或低应力脆断的部位，如压缩机进出口管道、蒸发式冷凝器出口管道、低温使用下的管道，可进行硬度抽查。

3 结语

鉴于氨管道在制冷行业中的应用普遍性以及较大的事故危害性，在检验过程中应高度重视，不放过任何安全隐患，及时更新法规标准并严格遵守，对检验中发现的问题立即进行整改，这样才能高质量地完成检验，确保氨制冷装置的安全使用。