氨制冷压力容器定期检验相关问题分析

检验评价I第37卷第1期
氨制冷压力容器定期检验相关问题分析
宋利滨李志峰康昊源
(中国特种设备检测研究院北京100029)
主商要：随着大量制冷装置的建成和使用，氦制冷企业安全问题日益突出，定期检验作为保证在役氦制 冷压力容器安全使用的一个重要环节，目前仍存检验依据不清、检验项目不明、检验针对性不足等问题。

文 中对氦制冷压力容器定期检验现状进行了介绍，对氨制冷压力容器损伤机理进行了分析和讨论，从损伤模式判别的角度提出了相应的检验策略，给相关人S提供一些参考和借鉴。

关键词：氦制冷装置压力容器定期检验损伤机理
D iscu ssio n for th e P eriod ic In sp ection o f A m m on ia
R efrigeration P ressu re V essel
Song Libin Li Zhifeng Kang Haoyuan
(China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)
A bstract With the construction and use o f a large number o f refrigeration units, the safety problem o f ammonia refrigeration enterprises is increasingly prominent. As an important link to ensure the safe use o f pressure vessels, periodic inspection still exists problems such as unclear inspection basis, unclear inspection items, and insufficient pertinence. In this paper, the current status o f periodic inspection o f ammonia refrigeration pressure vessel was introduced, the damage mechanism, inspection items and methods o f ammonia refrigeration pressure vessel were analyzed and discussed, and the corresponding inspection strategy was proposed from the angle o f damage pattern discrimination, which can be used for reference by related engineers.
K eyw ords Ammonia refrigeration unit Pressure vessel Periodic inspection Damage mechanism
中图分类号：X933.4文献标识码：B
文章编号：1673-257X(2021)01—0019-02 DOI ：10.3969/j. issn. 1673-257X. 2021.01.004
氨作为一种制冷剂，因其制冷效果好、污染小、经济性高而被广泛应用于医药、化工、水产等行业11]。

近年来，随着大量制冷装置的建成和使用，氨制冷企 业安全问题日益突出，重、特大事故频发，如吉林省 德惠市宝源丰禽业有限公司“6*3”特大火灾爆炸事故 和上海翁牌冷藏实业有限公司“8.31”重大氨泄漏事 故等都造成了人民生命财产的重大损失和恶劣的社会 影响[21。

氨制冷装置制内的贮氣器、低压循环贮氨器、
作者简介：宋利滨（〗989〜），男，硕士，从事石油化工设备结构强度及失效分析工作。

基金项目：国家重点研发计划2019YFF0302202。

通讯作者：宋利滨，E—mai丨：songlibin.917@。

(收稿日期：2020-02-23)中间冷却器、油分离器、冷凝器和集油器等压力容器 作为特种设备，按照《中华人民共和国特种设备安全法》和TSG 21—2016《固定式压力容器技术监察规程》[3]中的要求应对其进行注册登记和定期检验。

定期检验 作为保证在役氨制冷压力容器安全使用的一个重要环 节，目前仍存在检验依据不清、检验项目不明、检验 针对性不足等问题。

1氨制冷压力容器定期检验现状
目前我国压力容器定期检验主要依据TSG 21—2016《固定式压力容器技术监察规程》技术规范，其 8.8节对氨制冷装置内的压力容器定期检验做出了专 项要求，但是其仅适用于单台贮氨器不大于5m3且总 容积不大于l〇m3的小型氨制冷系统中的压力容器。

(K i\\ W£0U J?：v^ iT iiA HT 19
t B h种设备安愈I检验评价
笔者通过对国内部分冷库企业内的氨制冷装置调研发 现，多家企业内的单台贮氨器容积已超出TSG 21中8.8节的适用范围，对于超范围的氨制冷压力容器的 该如何进行定期检验，规范未做说明。

2013年原国家 质检总局根据涉氨企业专项治理工作需要以质检特函 〔2013〕61号文的形式发布了《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》对企业涉氨压力容器的检验提出了具体要求，文件规 定对于单台贮氨器大于5m3或总容积大于10m3的压 力容器参照TSG R7001—2013《压力容器定期检验规 则》（现已作废，现为TSG 21—2016《固定式压力 容器技术监察规程》）执行，因此目前对于TSG 21中8.8节适用范围之外的氨制冷压力容器实施定期检验，仍主要依据质检特函〔2013〕61号文件执行。

随着我国对氨制冷企业的监管力度的不断增强，制冷企业对于氨制冷压力容器管理日趋完善，但目前 仍有部分企业由于前期的管理不当导致容器相关技术 资料（如设计文件、设计图纸、材料明细表、质量证 明书、产品合格证等）发生丢失或缺失现象。

导致容 器一些重要技术参数无法获悉。

为了准确评估氨制冷 容器安全状况，对于技术资料不全的氨制冷压力容器，在制定其定期检验方案时，检验人员普遍会提高相应 检验项目的检验比例或增加其他检验项目，这样不仅 会增长容器检验时间，同时也会增高企业的时间和经 济成本，停机检验时间越长对企业越不利，加之部分 制冷企业法律意识淡薄，目前仍然存在氨制冷设备已 到定期检验时间而未及时进行报检的现象。

氨制冷容器在纯净的无水氨环境中腐蚀损伤很小，制冷装置往往需要长期连续运转，加之氨渗透性非常 强，以氨为制冷剂的制冷装置中，容器中残留的氨很 难排除干净，检验人员根本无法进人容器内部，基于 以上原因，目前国内外在相关设计人员在设计氨制冷 压力容器时普遍不设人孔[41。

笔者通过对国内多家氨 制冷企业内的氨制冷压力容器进行调研发现，部分早 期安装氨制冷压力容器虽开设有人孔，但人孔盖板与 人孔接管间均釆用焊接结构而非螺栓结构，检验人员 仍无法进入容器内部，因此在实际定期检验过程中，氨制冷容器因结构的限制无法实施开罐内检，只能进 行外检。

TSG 21规定小型氨制冷装置内高压侧压力容器 定期检验应进行外表面无损检测，低压侧压力容器仅 在必要的情况下实施外表面无损检测和声发射检测，而质检特函〔2013〕61号文件未见相关说明。

此外，笔者调研发现，国内多数氨制冷企业制冷装置中压缩 机存在安全保护装置，无法进行加压，从而无法实施 声发射检测。

2相关问题探讨
氨制冷装置一般采用的是无水氨，其是一种无色 液体，具有强烈的刺激性气味，极易气化为气氨。

氨 制冷装置内的压力容器普遍为碳钢和低合金钢材质，纯净的无水氨对碳钢和低合金钢的腐蚀性很小，但当 无水氨存在氧和二氧化碳等杂质时，氧和二氧化碳会 与氨反应生成具有强腐蚀性的氨基甲酸，使钢材表面 钝化膜发生滑移而导致破裂，并沿着此处产生应力腐 蚀裂纹[51。

为降低介质的腐蚀性和应力腐蚀开裂的敏 感性，NB/T 47012—2010《氨制冷装置用压力容器》标准[61对氨制冷容器所使用的氨液成分做出了严格限 制，其中标准附录C中规定，氨制冷容器内氨液中 的氨量应大于99.995%或含氨量应不小于99.6%, 且其中含水量应大于0.2%,当氨液满足上述两条件 之一时认为氨液对容器的腐蚀性和应力腐蚀的敏感度 较低。

为定期了解氨液成分变化情况，标准还要求使 用单位至少每半年对氨制冷容器内液氨的氨量、含水 量和含氧量检查一次。

氨液成分作为氨制冷容器介质 腐蚀和应力腐蚀开裂敏感性判断的主要依据，检验人 员在对氨制冷容器定期检验前，除按TSG21要求 的内容做好进行资料审查外，还应审查氨液成分检查 记录，同时应根据氨液成分检测记录的齐全性和介质 成分的达标性来制定氨制冷容器检验方案。

对于氨液 成分检查记录齐全，且历次氨液成分均满足标准要求 的氨制冷压力容器，在对高压侧压力容器进行定期检 验时，可仅按照TSG21的要求其进行资料审查、宏观检查、壁厚测定和外部表面无损检测等。

对于低 压侧压力容器而言，一方面由于纯净的无水氨对容器 腐蚀性很小，另一方面由于氨制冷装置中低压侧压力 容器均设有隔热层，完好的隔热层会大大减少容器外 壁腐蚀，若检验中盲目的拆除外部隔热层，且无法保 证恢复后隔热层的完整性和严密性，则会增加外部腐 蚀的可能性，基于以上原因考虑，低压侧氨制冷压力 容器定期检验时，可不对其进行壁厚测定和无损检测。

若隔热层存在破损、脱落或跑冷时，应对相应部
(下转第38页）
2〇|flD H B H B D H H D D
安全分析
防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”
或“过电压保护器”英文简写为SPD。

电涌保护器的
作用是把窜人电力线、信号传输线的瞬时过电压限制
在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷
电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而
损坏。

目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器
件。

它至少含有一个非线性元件。

所以高度超过15m的大型游乐设施加装防雷装置
的同时，一定要釆取防闪电电涌侵人的措施。

6总结
游乐设施本质安全直接关系到人的生命安全，其
安全功能包括：
1) 操作者即使操作失误，也不会受到伤害或发生 其他事故。

2) 设备发生故障时，能暂时维持正常运行或自动 转变为安全状态。

实现本质安全的途径有：
1)从根本上消除发生事故的条件，即消除大型游
乐设施的不安全状态，
2)游乐设施能自动防止操作失误和设备故障，即避免人操作失误或设备自身故障所引起的事故；
3) 通过冗余措施提高设备的可靠性。

所以，游乐设施设计时应充分风险分析，严格按
照标准要求设计制造，从设备本体上杜绝人的不安全
行为和物的不安全状态。

参考文献
[1]GB 8408—2018大型游乐设施安全规范[S].
[2] 张新东.关于游乐设施人体束缚装置的思考[J].中
国特种设备安全，2017,（5) : 21-25.
[3] 李向东.大型游乐设施安全管理与作业人员培训教
程[M].北京：机械工业出版社，2018 : 541.
W游乐设施监督检验规程（试行）[S].
(上接第20页）
位进行壁厚检测，必要时对其进行无损检测。

对于未 按标准要求定期检查氨液成分或氨液成分检查记录丢 失、缺失的氨制冷压力容器，高压侧和低压侧氨制冷 压力容器均应采用相应技术手段从外部检测内部表面 裂纹。

目前常用的检测方法中，可以从外部检测内表 面裂纹缺陷的技术方法包括射线检测、超声检测、衍 射时差法超声检测（TOFD)和声发射检测等，其中 射线检测仅适用于无内件的小直径氨制冷容器，超 声检测仅适用于公称壁厚大于等于6m m且小于等于 250m m的碳钢或低合金钢制的氨制冷容器；衍射时 差法超声检测（TOFD)仅适用于公称壁厚大于等于 12m m且小于等于400m m的碳钢或低合金钢制的氨 制冷容器> 声发射检测仅适用于能实现加压试验的氨 制冷容器。

3结束语
1)容器相关技术资料不仅记载着容器的重要信息，同时还直接关系容器定期检验项目和检验比例的确定，氨制冷企业应提高容器管理制度，避免技术资料的丢 失或缺失。

2)氨制冷压力容器定期检验前，检验人员除应按 TSG21的要求进行资料审查外，还应对氨制冷企业
内的氨液成分检查记录的完整性进行审查，同时考察
记录中各介质含量是否满足标准。

3)氨制冷压力容器定期检验项目应根据资料审查 情况和氨液成分记录的完整性来确定具体的检验项目
和检验比例，对于未按标准要求定期检查氨液成分或
氨液成分检查记录丢失、缺失的，检验方案应增加内
表面应力腐蚀裂纹检测项目。

参考文献
⑴王锋淮，王其波，叶宇峰，赵磊，蔡刚毅.氦制冷
装置特种设备的损伤模式及定期检验[J].广州化工，
2016(44)：160,
[2] 徐茨磊.本次全国涉氦制冷企业专项治理给我们的
启示[J].冷藏技术，2015(1期）:1-3.
[3]TSG 21 —2016固定式压力容器安全技术监察规程[S].
[4] 夏德富.氨制冷系统压力容器的设计特点[J].
盐业与化工，2019(1).[5]陈慧媛.浅析液氦压力
容器应力腐蚀及预防措施[J].科技信息，2009,
000(005)：523,
间B/T4/〇12—20彳0氦制冷装置用压力容器[S]
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