氨制冷系统压力管道安装监督检验的要点

检验检测/I n s p e c t i o n
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（江苏省特种设备安全监督检验研究院镇江分院，江苏　镇江　212002）
摘要：氨制冷系统因其在运行时的能耗比低等诸多优点，在现在的冷库建设中被较多地采用，而氨制冷系统中的压力管道的安全性对于冷库运行有着重要的意义。

通过工程实际发现，很多冷库事故与氨制冷压力管道的安装中存在的缺陷有着密切的关系。

同时，由于氨制冷系统管道的介质—氨的特殊性，所以在安装过程中应该针对氨制冷压力管道的特点严格开展监督检验工作，从而保证管道安装质量。

关键词：氨制冷压力管道；安装；监督检验
氨是一种比较常见、价格较低廉的制冷剂，且氨制冷系
统有热力学性能良好、能耗比较低等优势，同时，GWP（使全球变暖潜能值）和ODP（消耗臭氧潜能值）都为零，所以被广泛应用于冷库建设中。

但同时，氨具有较大的危险性，在空气中浓度为15%~28%时为氨的爆炸极限，氨一旦泄漏，还会对人体眼睛和呼吸道的黏膜产生强烈的刺激，严重时会造成呼吸困难，危害人的生命。

因此，氨制冷系统的核心问题就是安全问题。

我国现有冷库氨制冷压力系统中包含螺杆压缩机组、高效冷凝器、贮氨器、氨压力管道等设备，其中的氨压力管道主要用于完成氨液、氨气的输送，管道的安全是氨制冷系统安全问题的核心，管道的安装质量，是影响氨制冷系统安全运行的重要因素。

文章列举了氨制冷压力管道安装过程中的一些特殊要求，通过对安装监督检验中这些特殊要求进行重点控制，从而提高氨制冷系统压力管道的安装质量。

1 设计、施工、验收的相关标准、规范
氨制冷系统中压力管道因为其特殊性，在设计、施工和验收中除满足GB50316-2000《工业金属管道设计规范》、TSG D0001-2017《压力管道安全技术监察规程—工业管道》、GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》、GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》、GB50184-2011《工业金属管道工程施工质量验收规范》等工业管道的通用标准、规范外，还要满足一些行业特殊的标准规范的要求；氨压力管道的设计按GB50072-2010《冷库设计规范》执行；验收按SBJ12-2011《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》执行。

此外，2013年6月吉林省一禽业公司氨制冷系统发生爆炸事故后，国家市场监督管理总局特种设备局发布了质检特函[2013] 61号文《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》，对涉氨管道的设计、安装、使用、定期检验等提出了特别的要求。

2 材料选用
选材是否合适，是氨制冷系统管道安全运行的前提。

氨制冷管道应采用无缝、非脆性的金属材料（铜、铝及其合金除外），不应采用铜、铝及其合金，管道内不应镀锌；管道的法兰应采用对焊法兰；对于管道系统中所采用的压力表和阀门等，必须是氨专用产品，管件和阀门严禁采用铜及铜合金的材料（磷青铜除外）；阀门和过滤器不应采用铸铁，内部不应有含钢和锌的零部件，这些是在材料选用时需要注意的地方。

对于氨制冷系统中管道材料的选用，GB8163系列的中20#钢是否可以用于氨制冷管道中，是需要关注的地方。

因为GB8163中20#无缝钢管的使用温度下限是-20℃，而氨制冷系统管道的设计温度通常都低于-20℃，但在很多冷库的氨管道设计中，即使设计温度低于-20℃，仍选用了20#钢，那是否合适呢？作为监检人员，在遇到这种情况的时候，就需要对管道的工况作出判断，来看是否适用20#钢。

GB50316-2000中，4.2.2.1条：除了低温低应力工况外，材料的使用温度不应超出本规范附录A所规定的温度上限和温度下限。

也就是说，要在-20℃以下的工况下使用20#钢，就要判断管道是否属于低温低应力工况。

对于低温低应力工况，GB50316-2000的4.3.4.2对此作了规定：低温低应力工况为设计温度低于或者等于-20℃的受压管道的组成件，其环向应力小于或者等于钢材标准中屈服点的1/6，且不大于50MPa的工况。

通过对氨制冷20#钢管道环向应力的计算，就可以判断该管道是否为低温低应力工况，是否适用20#钢。

但是也要考虑一种例外情况，GB50072 6.5.7中，低压侧与热气融霜相关的管道、所在环境温度低于管道材料最低使用温度的高压侧的管道不应按低温低应力工况选用材料。

此外，对于管道的设计温度低于或等于-20℃的情况下选用20#钢，很多监检员认为必须要对母材、焊缝及热影响区进行低温冲击试验，因为GB50316-2000的4.3.1条有规定：管道设计温度低于或等于-20℃，而高于本规范附录A 中使用温度下限的碳素钢、低合金钢、中合金钢和高合金铁素体钢，出厂材料及采用焊接堆积的焊缝金属和热影响区应进行低温冲击试验。

但笔者认为，是否需要进行低温冲击试验，同样需要结合工况进行判断，因为GB50316-2000的4.3.4规定了两种可以免做低温冲击试验的情况，其中4.3.4.2是：除了抗拉强度下限值大于540MPa的钢材及螺栓材料外，使用的材料在低温低应力工况下，若设计温度加50℃后，高于-20℃时。

也就是说氨制冷管道在低温低应力工况下，如果设计温度加50℃后，高于-20℃时，低温冲击试验则不是必须的。

3 焊接要求
在压力管道的施工过程中，焊接质量对于压力管道的质量的影响非常重要。

按照质检特函[2013] 61号文的要求，氨管道的对接接头必须采用全焊透的焊接工艺。

按照SBJ12-2011《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》的要求，制冷管道及含有制冷剂的其它管道应采用氩弧焊打底，手工
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吴　燕
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电弧焊盖面的焊接方法，但在实际工程中，很多设计也采用全氩的焊接工艺，主要是考虑在满足焊缝全焊透的情况下，兼顾焊缝强度和焊接效率的要求。

SBJ12-2011还要求，每条焊缝焊接时，应一次完成，每道焊缝补焊的次数不得超过两次，否则就重新更换管子焊接或者割口重焊；任何时候都不得在管道内保有压力的情况下进行焊接作业；管道焊接时，如果环境温度低于0℃，则需要对焊缝两侧100 mm 范围内管段预热到15 ℃以上。

这些也是氨制冷管道在焊接施工中比普通工业管道的焊接要求更高的地方，在监检工作中也是特别要注意的地方。

监督检查过程中，通过审查焊接工艺评定和焊接工艺卡，确认焊接工艺是否符合要求；通过审查焊接记录和无损检测报告等查看是否有超次补焊等不符合规范要求的情况。

4 无损检测要求
按照质检特函[2013]61号文中对新装的涉氨管道的无损检测要求，热氨融霜管道和低压侧压力管道的对接焊接接头应进行100%射线检测合格，角焊缝应100%磁粉或渗透检测合格；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。

相对于同样为GC2 级别的其它工业管道10%以上的检测比例，质检特函[2013] 61号文对氨制冷压力管道安装过程中的无损检测的比例提出了更高的要求。

因为这是对涉氨管道的特殊要求，因此，监检中发现有些设计单位因较少设计氨系统的制冷管道，对此要求并不熟悉，仍按普通GC2 类别的工业管道的要求提出无损检测的要求。

我们在监检工作中要重点关注设计和安装过程的无损检测比例，防止出现无损检测比例不足的情况。

另外，作为监检人员，也要明确质检特函[2013]61号文中提到的高压侧和低压侧的具体分类，关于低压侧和高压侧的定义，在GB50072-2010《冷库设计规范》6.5.2中有具体规定,高压侧指经制冷压缩机排气口经冷凝气、贮液器到节流装置的入口这一段制冷管道；低压侧指自系统节流装置出口，经蒸发器到制冷压缩机吸入口这一段制冷管道，双级压缩机制冷装置中的中间冷却器的的中压部分亦属于低压侧。

当设计规定不明确或是有错误时，监检人员应根据标准的要求对高压侧和低压侧分类作出正确判断，以保证无损检测的比例满足标准的要求。

5 强度试验及气密性试验要求
氨制冷系统压力管道的行业标准对强度试验和气密性试验同样提出了不同于国家标准的要求,在实际监检工作中,
在满足法规和国家标准的基础上,要注意行业特殊标准的要求。

SBJ12-2011要求，在进行气体强度试验时，应采用干燥且清洁的空气或氮气，对于试验用介质进行了规定，只限空气和氮气；试验的压力应符合设计文件的规定，当设计文件没有规定时，低压侧试验压力应为1.7MPa，高压侧试验压力应为2.3 MPa。

强度试验合格后，试验压力降至设计压力进行气密性试验，但试验时间和合格标准不同于国标要求，要求保压24h 后，压降值要满足标准的要求为合格。

SBJ12-2011还要求，氨制冷系统的管道除了要进行气体压力强度试验和气密性试验外，还需进行系统抽真空试验和系统充氨试验。

试验的顺序依次为：气体压力强度试验、气密性试验、系统抽真空试验、系统充氨试验。

系统抽真空试验、系统充氨试验也是在设计和安装过程中容易忽略的。

6 总结
综上所述，氨制冷管道作为一种特殊的压力管道，在设计、施工和验收中有一些特殊的要求，本文从相关标准规范、材料选用、焊接要求、无损检测要求、强度试验及气密性试验要求等方面对监督检验中容易忽视的地方进行了列举，安装监督检验过程中，检验人员可进行参照。

氨系统压力管道的安装监督检验是一项全面、系统的工作，除了文中提到的，安装过程中的其它环节也对管道的安全有着不同的影响，所以需要监检人员有较强的责任心、专业的技术能力，这样才能提高工作质量，杜绝安装中的安全隐患。

作者简介：吴燕（1980-），女，籍贯：江苏镇江，学历：本科，职称：工程师，研究方向：压力管道安装监督检验和定期检验。

参考文献：
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[6]SBJ12-2011,氨制冷系统安装工程施工及验收规范[S].。