一、低温温液体的特性及其危害性介绍

一、低温温液体的特性及其危害性介绍

低温液体主要指液氧、液氮、液氩和液化天然气等，在一个标准大气压下，它们的沸点分别为：液氧-183℃、液氮-196℃、-186℃、LNG-162℃，当其与人的皮肤、眼睛接触时会引起冻伤（冷烧伤）。低温液体汽化为气体时，体积会迅速膨胀，在0℃，1个标准大气压下，液体汽化为气体的液气体积之比为：氧为1：800、氮为1：647、氩为1：780、LNG为1：625。在密封容器内，因液体汽化使压力升高，易引起容器超压危险。液氧和气氧是一种强助燃剂，与可燃物接触、混合时，有燃烧、爆震的危险；氮气、氩气是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，有很强的窒息性，引起窒息危险。LNG和天然气是无毒、无味的，它容易引起窒息，同时它还有易燃易爆的特点，它的燃烧点是650℃，爆炸极限为5%～15%。

二、低温液体贮运设备的绝热方式介绍

鉴于低温液体的特性，其储运方式有其特殊性，为了维持低温系统正常工作，需要将通过对流、传导和辐射等途径传递给低温液体的热量减少到尽可能低的程度。低温绝热一般分成非真空绝热和真空绝热两大类型。真空绝热又分高真空绝热、真空多孔绝热、高真空多层绝热等。下面分别详细介绍一下：

⑴非真空绝热，也称普通堆绝热，即在需要绝热的表面上装填或包覆一定厚度的绝热材料，以达到绝热的目的。这类绝热目前仍在制冷装置、天然气液化与贮存装置、空气液化与分离等各种设备及管道中广泛地应用，在一些特大的液氢贮槽及试验设备中也采用这种绝热方式。

⑵高真空绝热亦称单纯真空绝热，一般要求在绝热空间保持 1.33×103Pa 以下压强的真空度，这样可以消除气体的对流传热和绝大部分的残余气体导热，达到良好的绝热效果。其广泛应用于液氧、液氮、液氩、液空的贮存，各种试验设备及管道中，空验次数频繁，要求降温与温快的实验装置中，但由于高真空绝热空间的高真空度的获得与保持比较困难，一般在大型装置中很少采用。

⑶真空多孔绝热是在绝热空间充填多孔性绝热材料（粉末或纤维），再将绝热空间抽至一定真空度的一种绝热形式，由于真空多孔绝热，所要求的真空度不高，约为1～10Pa左右，而绝热性能又比堆积绝热优两个数量级，比高真空绝热

优一个数量级，因此广泛应用于大、中型低温液体容器中，其最大的缺点是要求夹层间距大，结构复杂机而笨重。

⑷ 高真空多层绝热是一种在绝热空间中安置许多层平行于冷壁的辐射屏，来大幅度减少辐射而达到高效绝热的目的，它是目前绝热效果最好的一种绝热型式，故又称为超级绝热。影响高真空多层绝热的因素很多，主要有以下几个方面：①多层材料的种类及其组合方式；②真空度；③层密度；④多层厚度；⑤温度；⑥机械负荷及其他因素。目前高真空多层绝热使用最多的是玻璃纤维布与铝箔交替重叠缠绕和复合材料（单面喷铝涤纶薄膜或铝箔纸）自身缠绕。多层绝热的表观真空度至少要低于10-2Pa ，不同的缠绕方式有各自的最佳层密度和最佳多层厚度的要求，目前对其传热计算与实际结果有较大的误差，多采用实验的方法来进行传热分析。高真空多层绝热是一种性能优良，但又是一种工艺性很强的绝热型式，为了提高绝热性能，只有对每一道工序严格把关，才能处到预期的良好绝热效果。故自本世纪50年代研制成功以来，主要用于空间计划和超导技术。近几年来，有的厂家将其运用于低温液体运输车和低温液体罐式集装箱上。

三、低温贮运设备制造中的难点介绍

在低温贮运设备的制造过程中，它有与我厂现有的压力容器制造有相似点，但也有其特殊性和难点，这必须引起我们的高度重视，才能作好这类产品。下面将对制造过程中的特殊性和难点作一个介绍。

① 检漏：检漏在低温设备制造过程中是一项十分重要的工序。在内罐制作完毕，套入外罐之前，需要对内罐进行检漏；外罐制作完毕后，需要对外罐进行检漏，如果内、外罐上有制作漏点未检测到，夹层的真空度就抽不上去，这个设备就是一堆废铁，就得剖开外罐，重新焊接、检漏。目前检漏的方法主要是用氮质谱检漏仪，也有采用打气压检漏的土方法。检漏在低温设备的制作周期中占用了较长的工期。对检漏人员，须进行相应培训。

② 抽真空：真空度的获得与保持，是保持低温设备的良好性能的一个重要前提，真空粉沫绝热的真空度要求高于2Pa 以上，主要采用两级萝茨泵组来抽真空，高真空多层绝热要求的真空度要高于10-2Pa 以上，主要采用拓级分子泵组来抽真空。抽真空的时间在正常情况下能占到整个设备生产周期的41～3

1如果抽真空前面的工序，没有严格遵守工艺纪律，就有可能花更长的时间来抽真空。

③绝热层的制作：真空粉沫绝热的绝热层是膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩在充填之前须在150℃～200℃之间烘干，充填后需进行振动和压实，否则过一段时间后，夹层珠光砂在夹层顶部会出现严重露空。目前国内的一些低温设备制造厂家有的是自己建立一套工艺装备来进行充填，有的是采用天津三华实业有限公司的膨胀珍珠岩充填新工艺。高真空多层绝热的绝热层包括铝箔反射屏和玻璃纤维纸绝热屏，一般是交替缠绕，在缠绕前，须进行打孔和除脂处理等。在缠绕过程中，还应注意防止断路和短路，要注意适当的拉紧力，保持层密度和多层进度的技术要求等，制作工艺十分严格和复杂，否则就达不到预期的绝热效果。

④表面处理：对夹层真空系统的表面处理，是将夹层的零部件通过清洗除油脂，目的是使夹层在真空状态下减少气体的释放量，从而减少抽真空时间和保持真空的时间。对真空系统内的零部件，在组对前用无水酒精清洗表面油脂，对不锈钢内罐外表面应进行酸洗，对16MnR外罐的内表面，应进行喷砂除锈，然后用压缩空气吹扫，用无水酒精清洗。内外罐体的组装区域，应在密封无尘区进行。在合拢后组对部件和焊接期间，对各种开孔口须用塑料纸贴封，以免灰尘进入夹层。

⑤吊杆的安装：因为内罐与外罐之间的夹层空间很小，不论是采用吊拉带还是吊杆形式，其安装难度均较大。

⑥内、外罐的套合：内罐与外罐的套合也是一个制造难点，套合后要保证两罐的同轴度和其他有关尺寸。最后一道环焊缝的焊接也有一定难度。

⑦气压试验：不锈钢内罐制作完毕了，须单独进行气压试验，内外罐套合后，对夹层也应进行气压试验。由于气压试验时，气体被压缩，储存的能量很大，相对于液压试验来说，气压试验是十分危险的，有关标准对气压试验的安全防护均有严格要求。