李 兵 丁 敏 中國特種設(shè)備檢測研究院

康士全 青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司

吳曉棟 山西潞安煤基合成油有限公司

冷庫用壓力容器一般具有無法停機(jī)、倒液及具有保冷層等生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，同時(shí)由于早期施工建造的冷庫大部分存在無證設(shè)計(jì)、安裝，無竣工檔案資料，操作人員無證操作、安全管理意識淡薄、無特種設(shè)備注冊檔案等背景特點(diǎn)，一直成為特種設(shè)備監(jiān)察及檢驗(yàn)檢測工作的難點(diǎn)，成為其主要質(zhì)量、安全管理工作的短板區(qū)及事故高危區(qū)。2013年發(fā)生的吉林省長春市寶源豐禽業(yè)有限公司冷庫爆炸及上海翁牌冷藏實(shí)業(yè)有限公司液氨泄漏等重特大事故進(jìn)一步暴露了冷庫安全、質(zhì)量管理問題的重大隱患，再次促進(jìn)了各地冷庫使用單位、特種設(shè)備監(jiān)察及檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步重視冷庫用壓力容器的安全使用及檢驗(yàn)檢測工作。因此，從技術(shù)上討論冷庫用壓力容器的檢驗(yàn)檢測可行性、難點(diǎn)、具體操作方法、檢驗(yàn)重點(diǎn)，提高檢驗(yàn)檢測的針對性、有效性，對保障冷庫用壓力容器的安全使用很有必要。

1 冷庫常用壓力容器特點(diǎn)及主要失效模式

冷庫設(shè)施的制冷系統(tǒng)雖然有多種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，但常見的氨制冷一般分為壓縮、冷凝、節(jié)流和蒸發(fā)四個主要的工藝過程，且均通過壓力容器的使用實(shí)現(xiàn)，一般情況下工藝參數(shù)穩(wěn)定。氨制冷系統(tǒng)主要包括冷凝器、貯氨器、氨油分離器、集油器等，一般情況下其設(shè)計(jì)壓力為2.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為50℃，工作壓力為1.1～1.3 MPa；而中間冷卻器、氨液分離器、低壓循環(huán)貯液桶及低壓排液桶組成制冷系統(tǒng)的低壓部分，一般情況下設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為40℃，工作壓力為0.1～0.3 MPa左右。上述壓力容器多為普通單腔圓筒形儲存容器或管殼式換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，介質(zhì)為液態(tài)或氣態(tài)的氨，雜質(zhì)為少量的油、水等。氨具有毒性，比空氣輕并極溶于水，屬于堿性化學(xué)物質(zhì)，和空氣混合后體積比超過16%時(shí)遇火源會燃燒或爆炸。液氨本身對壓力容器無較大腐蝕特性，理論年腐蝕率僅0.08mm/年。因此，正常運(yùn)行情況下，容器內(nèi)部的介質(zhì)腐蝕性可不作為制冷用壓力容器的主要失效源。

綜合考慮國內(nèi)冷庫的建造發(fā)展過程及現(xiàn)有管理現(xiàn)狀，從設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用及檢驗(yàn)等各個環(huán)節(jié)來考慮，冷庫用壓力容器的潛在安全隱患及失效模式體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）目前國內(nèi)在用的小型冷庫用壓力容器，尤其是早期投用的冷庫，大部分由無證設(shè)計(jì)、制造及安裝或沒有相應(yīng)設(shè)計(jì)、制造及安裝資料，導(dǎo)致在設(shè)備運(yùn)行使用、定期檢驗(yàn)過程中無法追溯相應(yīng)的主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)、材質(zhì)等技術(shù)資料，設(shè)備運(yùn)行過程中完全根據(jù)企業(yè)的管理制度、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)行、操作，難免會出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)無法穩(wěn)定控制、無法正常進(jìn)行運(yùn)行日常維護(hù)，加速設(shè)備老化和失效。

2）國內(nèi)在用的冷庫大部分屬于私營、民營小型企業(yè)，其用途也涵蓋了儲運(yùn)、海制品、蔬菜、制冰、冷飲等各個行業(yè)，管理水平參差不齊，尤其是一些早期的小型企業(yè)，其經(jīng)濟(jì)效益受季節(jié)性因素影響較大，企業(yè)規(guī)模小，沒有配備專業(yè)壓力容器相關(guān)技術(shù)人員，對承壓設(shè)備相關(guān)法律、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的了解幾乎是空白，導(dǎo)致在用壓力容器無法得到相應(yīng)的嚴(yán)格管理和維護(hù)的重要因素。

3）對于冷庫用壓力容器，由于其企業(yè)零散，監(jiān)管難度大，導(dǎo)致冷庫用壓力容器監(jiān)管成為一個死角。很多小型冷庫用壓力容器一直處于自投用以來不檢驗(yàn)的狀態(tài)，甚至很多企業(yè)連注冊的程序都沒有履行，注冊基本信息缺失。

4）冷庫用壓力容器大部分以氨制冷為主，由于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不確定，而氨氣本身具有較強(qiáng)的水溶性，一旦存在泄漏點(diǎn)，和外部的水汽熔合，會形成較強(qiáng)的堿性環(huán)境，對設(shè)備的外部腐蝕、腐蝕速率會有較大影響。結(jié)合上述因素，一旦維護(hù)不當(dāng)，腐蝕減薄類環(huán)境一旦形成，會導(dǎo)致壓力容器的加速失效。

2 冷庫用壓力容器檢測主要難點(diǎn)及應(yīng)對措施

由于國內(nèi)冷庫管理整體存在管理水平不高，技術(shù)資料不全的特點(diǎn)，同時(shí)其運(yùn)行具有長周期不停產(chǎn)、難停車或停車損失大等特點(diǎn)，且部分冷庫用壓力容器具有低溫的特點(diǎn)，因此對冷庫用壓力容器實(shí)施檢驗(yàn)檢測時(shí)存在潛在的諸多技術(shù)難度。

筆者曾多次碰到無法查詢冷庫容器檔案、注冊資料及設(shè)計(jì)、安裝原始資料，且無任何檢驗(yàn)檢測報(bào)告，無法獲取設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)、設(shè)計(jì)壁厚、介質(zhì)等主要技術(shù)參數(shù)。這種現(xiàn)象會導(dǎo)致檢驗(yàn)檢測人員無法對設(shè)備的合法使用參數(shù)進(jìn)行確定，無法對設(shè)備強(qiáng)度進(jìn)行確定，也無法對實(shí)測容器壁厚進(jìn)行符合性判定。碰到上述問題，除按照TSG R0004《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》完成基本項(xiàng)目的檢驗(yàn)檢測外，還得根據(jù)設(shè)備合于使用的基本原則，進(jìn)行處理：

1）對設(shè)備管理狀態(tài)很差的企業(yè)，經(jīng)初步宏觀確認(rèn)設(shè)備已經(jīng)不再具備繼續(xù)使用價(jià)值且設(shè)備本身存在潛在較大安全風(fēng)險(xiǎn)的，建議企業(yè)對設(shè)備進(jìn)行更新處理。

2）對設(shè)備管理狀態(tài)較差的企業(yè)，經(jīng)初步宏觀確認(rèn)設(shè)備維護(hù)狀態(tài)較好，仍具備繼續(xù)使用價(jià)值的，建議企業(yè)加強(qiáng)特種設(shè)備管理、制定管理制度、加快培訓(xùn)特種設(shè)備專職管理人員，同時(shí)根據(jù)日常運(yùn)行的穩(wěn)定工藝參數(shù)或結(jié)合可查詢的設(shè)備銘牌基本信息，由企業(yè)出具正式書面的基本操作參數(shù)信息，實(shí)施檢驗(yàn)檢測，結(jié)合檢驗(yàn)檢測結(jié)果對設(shè)備綜合安全狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)，給出結(jié)論。

3）對于容器缺失材質(zhì)，結(jié)合實(shí)測的最小設(shè)備壁厚，依據(jù)光譜分析或微取樣分析的結(jié)果，按照等同材質(zhì)或較低強(qiáng)度材質(zhì)的力學(xué)性能指標(biāo)，對設(shè)備的主要承壓部件進(jìn)行逐一的壁厚強(qiáng)度校核；同時(shí)對于外腐蝕嚴(yán)重且腐蝕速率不明的容器，除建議使用單位加強(qiáng)重新防腐處理外，一旦強(qiáng)度校核通過后，在一定時(shí)限內(nèi)，進(jìn)行定期定點(diǎn)壁厚在線跟蹤，確認(rèn)狀態(tài)穩(wěn)定后，則再納入正常檢驗(yàn)檢測程序。

4）由于大部分冷庫用容器無法進(jìn)行開罐倒液氨檢驗(yàn)檢測，且部分容器屬于低溫容器。在實(shí)施表面磁粉檢測時(shí)，通過采用防凍液和水的混合物為磁粉的載體，混合比例根據(jù)低溫的程度而確定。在保證磁粉懸液能夠正常流動的基礎(chǔ)上，采取分段拆除保冷層，逐一分段檢測，結(jié)合采用A型試片逐一分段驗(yàn)證檢測的靈敏度滿足要求的前提下，逐步完成相應(yīng)部位的磁粉檢測；對于少量的不銹鋼制低溫容器，在實(shí)施滲透檢測時(shí)，則需要采用對比試塊完成靈敏度的驗(yàn)證，制定合理的檢測工藝。同時(shí)在檢測實(shí)施時(shí)，采用大照度燈具或其他妥善的措施進(jìn)行檢測部位的局部均勻加熱，分段實(shí)施完成檢測的方式。

5）對無法開罐檢驗(yàn)的重點(diǎn)壓力容器停機(jī)狀態(tài)下，可以通過內(nèi)窺鏡的方式輔助完成；對于無法停機(jī)或不適合采用內(nèi)窺鏡完成內(nèi)部檢驗(yàn)的設(shè)備，可以通過超聲波檢測，適當(dāng)選取探頭對內(nèi)部潛在的腐蝕或開裂進(jìn)行檢測。必要時(shí)，也可以采用高頻導(dǎo)波檢測技術(shù)對容器的內(nèi)部腐蝕進(jìn)行參考性評估。

6）對重點(diǎn)壓力容器，由于聲發(fā)射能夠較理想的檢測活動性缺陷的存在，利用聲發(fā)射技術(shù)，采用系統(tǒng)本身的介質(zhì)進(jìn)行加壓，來完成重點(diǎn)設(shè)備的聲發(fā)射檢測，對容器的潛在缺陷的活動性進(jìn)行評估。

7）由于部分冷庫在冬天可能會停產(chǎn)，同時(shí)部分冷庫的運(yùn)行也是間歇式運(yùn)行，而不是全天24h一直運(yùn)行，對于這類冷庫，在實(shí)施其壓力容器的檢驗(yàn)檢測時(shí)，可以在冷庫間歇停機(jī)時(shí)，或者停產(chǎn)時(shí)完成相應(yīng)壓力容器的檢驗(yàn)檢測。

結(jié)合以上的處理措施并把握適當(dāng)?shù)臋z測時(shí)機(jī)，在保證檢驗(yàn)檢測實(shí)施可靠性的基礎(chǔ)上，通過各項(xiàng)檢測手段的結(jié)合，可以對設(shè)備的初步安全狀態(tài)有一個較為全面的了解。同時(shí)，對于如腐蝕速率等無法確定的問題，可以通過后續(xù)一段時(shí)間的定期跟蹤、補(bǔ)充或掌握相應(yīng)的參數(shù)，最終根據(jù)系統(tǒng)認(rèn)定運(yùn)行的操作參數(shù)及檢測數(shù)據(jù)完成對容器的綜合定級、年限限定等，達(dá)到逐步地完善容器檢驗(yàn)類管理資料，為冷庫用壓力容器的管理提供一定的技術(shù)支持。

3 結(jié)論

本文簡單地分析了冷庫用壓力容器的工藝基本特點(diǎn)，分析了其基本失效模式及檢驗(yàn)檢測的難點(diǎn)所在，針對性地給出了建議性參考處理辦法。通過多項(xiàng)工程項(xiàng)目實(shí)踐表明，采取上述措施，是可以逐步實(shí)施冷庫用壓力容器的檢驗(yàn)檢測過程來獲取有效的檢驗(yàn)檢測技術(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)，根據(jù)企業(yè)的管理狀況，在加強(qiáng)企業(yè)管理及壓力容器管理維護(hù)基礎(chǔ)上，通過一兩個檢驗(yàn)周期，可以逐步地掌握冷庫用壓力容器的安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)冷庫用壓力容器的有效管理。