在用低溫液體貯罐免更換真空規(guī)管測(cè)真空度

李成超，劉元?jiǎng)?，程和?/p>

(泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東 泰安 271000)

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在用低溫液體貯罐免更換真空規(guī)管測(cè)真空度

李成超，劉元?jiǎng)伲毯托?/p>

(泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東 泰安 271000)

提出了低溫液體貯罐在真空規(guī)管損壞的情況下的兩種解決方案，并對(duì)在V6真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規(guī)管真空閥的方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，最后測(cè)量真空度在相關(guān)規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)，結(jié)果表明：在真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規(guī)管真空閥的方案可行，解決了在用低溫液體貯罐由于真空規(guī)管損壞情況下更換規(guī)管需要的停產(chǎn)放空、焊接和抽真空等問(wèn)題。

低溫液體貯罐；免更換；真空度；靜態(tài)蒸發(fā)率

0 引 言

低溫液體貯罐是指用于存儲(chǔ)液氧、液氬等低溫液化氣體的壓力容器，采用專有的真空夾套式結(jié)構(gòu)，根據(jù)其設(shè)計(jì)要求不同在內(nèi)容器與夾套間采用不同的絕熱方式使夾層達(dá)到一定的真空度。該類容器結(jié)構(gòu)及所盛裝介質(zhì)的特殊性決定了其產(chǎn)品屬技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造過(guò)程涉及到低溫技術(shù)、真空技術(shù)和檢漏技術(shù)，因此其檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要求較高[1]。目前泰安市注冊(cè)登記在用低溫液體儲(chǔ)罐共計(jì)227臺(tái)，2006年前注冊(cè)登記低溫液體儲(chǔ)罐共計(jì)32臺(tái)，該32臺(tái)設(shè)備運(yùn)行超過(guò)10a，部分設(shè)備真空度測(cè)試接口已損壞，對(duì)這類容器了解其內(nèi)部真空度是否在安全范圍之內(nèi)顯得十分必要。

1 基本情況

2016年4月我們對(duì)某氣體公司的低溫液氧儲(chǔ)罐進(jìn)行定期檢驗(yàn)，在對(duì)其檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)真空測(cè)試接口VR-1(見(jiàn)圖1)規(guī)管針腳腐蝕，經(jīng)處理后測(cè)試真空度，真空測(cè)試計(jì)無(wú)法顯示數(shù)值，下達(dá)意見(jiàn)書并通知企業(yè)及時(shí)落實(shí)整改。該設(shè)備由常州西瑪?shù)蜏卦O(shè)備有限公司于2002年9月16日制造，于2003年9月20日投用，至今已連續(xù)使用超過(guò)10a，制造廠家確認(rèn)真空測(cè)試接口損壞，由于更換規(guī)管需要停產(chǎn)放空、焊接和抽真空，該企業(yè)為醫(yī)院供氧，今年無(wú)停產(chǎn)計(jì)劃，我單位就此問(wèn)題進(jìn)行專業(yè)技術(shù)談?wù)?，并與制造單位溝通，確定了兩個(gè)檢驗(yàn)方案。方案一在V6(見(jiàn)圖1)真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規(guī)管真空閥門；方案二利用濕式氣體流量計(jì)法測(cè)試靜態(tài)蒸發(fā)率。

圖1 測(cè)真空接口與真空隔離閥接口位置示意圖

真空度測(cè)試、日蒸發(fā)率測(cè)量是低溫容器特有的檢驗(yàn)項(xiàng)目，《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》(TSG R7001—2013)第二十四條：真空絕熱壓力容器除進(jìn)行外部宏觀檢驗(yàn)外，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行以下補(bǔ)充檢驗(yàn)：

1.夾層上裝有真空測(cè)試裝置的，檢驗(yàn)夾層的真空度；

2.夾層上未裝有真空測(cè)試裝置的，必要時(shí)進(jìn)行壓力容器日蒸發(fā)率測(cè)量。

2 在V6真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規(guī)管真空閥

《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》(TSG R 7001—2013)第四十七條：固定式真空絕熱壓力容器，真空度及日蒸發(fā)率測(cè)量結(jié)果在下表范圍內(nèi)，不影響定級(jí)；大于下表規(guī)定指標(biāo)，但不超出其2倍時(shí)，可以定位3級(jí)或者4級(jí)；否則定位4級(jí)或者5級(jí)[2]。

表1 真空度及日蒸發(fā)率測(cè)量

將V6真空隔離閥關(guān)閉，打開下方法蘭，并安裝帶真空規(guī)管的真空閥門(型號(hào)ZK-30WA-1)，通過(guò)真空泵(型號(hào)V-I240SV)將真空閥門抽真空，測(cè)量真空閥門內(nèi)真空度，直到真空度測(cè)量值在表1范圍內(nèi)，最后打開真空隔離閥V6，測(cè)量?jī)?nèi)部真空度其數(shù)值為6.9 Pa。檢驗(yàn)人員于7月底到該企業(yè)復(fù)查該方案效果，真空度值在合格范圍之內(nèi)，且3個(gè)月內(nèi)夾層真空度減低速率無(wú)明顯變化。該方案可操作性強(qiáng)，可以在容器不停機(jī)狀態(tài)下操作，且改裝費(fèi)用可控，此次改裝成本控制在2000元以內(nèi)。

圖2 底部加裝真空閥現(xiàn)場(chǎng)照片

3 利用濕式氣體流量計(jì)法測(cè)試靜態(tài)蒸發(fā)率

日蒸發(fā)率指標(biāo)是衡量低溫絕熱容器絕熱性能又一重要參數(shù)；采用濕式氣體流量計(jì)單位時(shí)間內(nèi)被檢件中液體蒸發(fā)后通過(guò)流量計(jì)的氣體流量，通過(guò)測(cè)出的氣體流量計(jì)算測(cè)試蒸發(fā)率和靜態(tài)蒸發(fā)率，試驗(yàn)裝置原理圖見(jiàn)圖3。

實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)備和儀器要求應(yīng)符合GB/T 18443.1-2010中4.2的規(guī)定，且還應(yīng)滿足以下要求：

1.當(dāng)流量計(jì)的量程小于等于5 L/min時(shí)，精度需達(dá)到0.5%，當(dāng)量程大于5 L/min時(shí)，精度需達(dá)到1.0%；

2.流量計(jì)的額定流量應(yīng)與被檢件蒸發(fā)的氣體流量相適應(yīng)；

3.應(yīng)有環(huán)境溫度、環(huán)境壓力及流量計(jì)進(jìn)口溫度和壓力測(cè)試裝置。

圖3 濕式氣體流量計(jì)法試驗(yàn)裝置原理

一般采用液氮作為試驗(yàn)介質(zhì)，測(cè)量時(shí)深冷液體充滿率應(yīng)為額定充滿率，充液結(jié)束后應(yīng)至少靜置48 h，靜置期間應(yīng)打開真空絕熱深冷設(shè)備的放空閥；當(dāng)壓力表壓力接近為零時(shí)放空管路中接入流量計(jì)，流量計(jì)接入后除了放空閥打開外，其他被檢件的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。蒸發(fā)氣體的流量穩(wěn)定后，且應(yīng)不大于1 h的時(shí)間間隔采集、記錄流量計(jì)示值、環(huán)境溫度、大氣壓力、流量計(jì)入口溫度和壓力，且記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間應(yīng)為24 h；計(jì)算被檢件靜態(tài)蒸發(fā)率，并應(yīng)與此前24 h的靜態(tài)蒸發(fā)率對(duì)比，當(dāng)靜態(tài)蒸發(fā)率的變化范圍小于5%時(shí)，則記錄的數(shù)據(jù)有效；當(dāng)靜態(tài)蒸發(fā)率的變化范圍大于5%時(shí)，允許重新記錄數(shù)據(jù)一次，重新記錄時(shí)間應(yīng)不少于24 h，且該數(shù)據(jù)為最終記錄數(shù)據(jù)[3]。

3.1 測(cè)試蒸發(fā)率

式中，α0為測(cè)試蒸發(fā)率，單位%/d；ψ為流量計(jì)的校正系數(shù)，標(biāo)定時(shí)的給定值；ρg為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325 kPa)、273.15 K下氣體密度，單位為kg/m3；ρ1為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的密度，單位為kg/m3；V為被檢件的有效容積，單

位為m3；T為流量計(jì)入口日平均溫度，單位為K(開爾文)；P為流量計(jì)入口日平均壓力，單位為MPa；qv為蒸發(fā)氣體體積流量日平均值，單位為m3/d。

3.2 靜態(tài)蒸發(fā)率

式中，α20為靜態(tài)蒸發(fā)率，單位%/d；h為試驗(yàn)環(huán)境壓力下飽和液體的汽化潛熱，單位為kJ/kg；hfg為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的氣化潛熱，單位為kJ/kg；TS為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的溫度，單位K；T1為試驗(yàn)時(shí)日平均環(huán)境溫度溫度，單位K；T2為試驗(yàn)時(shí)被檢件內(nèi)日平均壓力對(duì)應(yīng)的深冷液體飽和溫度，單位K；ρ1為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325 kPa)下飽和液體的密度，單位為kg/m3。

4 結(jié) 論

對(duì)于長(zhǎng)期不用己銹蝕的真空度測(cè)試保護(hù)接口，切勿自行處理，可以委托該容器生產(chǎn)廠家對(duì)其進(jìn)行改造并重新抽真空。方案二的測(cè)量方法對(duì)儀器精度、場(chǎng)地環(huán)境等條件有較高的要求，操作程序也比較復(fù)雜，測(cè)量時(shí)間也較長(zhǎng)(至少72h)，對(duì)于投用中的低溫容器操作起來(lái)非常不方便，可操作性不強(qiáng)，方案一通過(guò)在V6真空隔離閥法蘭下方加裝帶真空規(guī)管真空閥門的方法測(cè)量真空度，解決了在用低溫液體儲(chǔ)槽由于更換規(guī)管需要停產(chǎn)放空、焊接和抽真空等問(wèn)題。

[1] 王勇.低溫絕熱容器定期檢驗(yàn)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的探討[C]//第四屆十三省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)科技論壇暨2008海南機(jī)械科技論壇論文集.海南:海南省機(jī)械工程學(xué)會(huì),2008.

[2] TSG R 7001—2013 壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[3] GB/T 18443—2010真空絕熱深冷設(shè)備性能試驗(yàn)方法[S].

Cryogenic Liquid Storage Tanks in Service to Avoid the Replacement of Vacuum Gauge to Test the Degree of Vacuum

LI Chengchao，LIU Yuansheng，CHENG Hexin

(Tai'an Special Equipment Inspection and Research Institute，Tai'an 271000，China)

Cryogenic liquid storage tank under vacuum gauge damaged two kinds of solutions, and with the installation of the gauge at the bottom of the isolation valve V6 vacuum tube vacuum valve flange-site program implementation, measuring the degree of vacuum in the range of the relevant provisions of the regulations, the results show that under the vacuum isolation valve flange installation with vacuum gauge vacuum valve is feasible to solve it with cryogenic liquid storage tank damage due under regulatory vacuum replace regulatory needs discontinued venting, vacuum welding and other issues.

cryogenic liquid storage tanks；avoid replacing；the degree of vacuum；static evaporation rate

2016-08-04

TB658

A

1007-7804(2016)05-0016-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.005

李成超(1987)，男，碩士，工程師，檢驗(yàn)員，主要從事壓力容器、壓力管道定期檢驗(yàn)及常規(guī)類無(wú)損檢測(cè)工作。