氨制冷系統管道安裝過程中的要點控制

摘 要：氨制冷系統管道安裝工程質量的好壞，是影響氨制冷系統安全運行的重要因素。文章從管道材料、管道布置、吹掃試驗三方面對氨制冷系統管道安裝過程中的特殊要求進行闡述，通過要點控制，進而有效地提高管道安裝質量，保障氨制冷系統安全運行，防止事故的發生。

關鍵詞：氨制冷；管道安裝；要點控制

1 概述

氨，是一種無色氣體，有強烈的刺激氣味，極易液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700KPa到800KPa，即液化成無色液體，同時放出大量的熱。液態氨汽化時吸收大量的熱，使周圍物質的溫度急劇下降。氨的蒸發潛熱大，單位質量制冷量、單位容積制冷量均大，消耗臭氧潛能值ODP和使全球變暖潛能值GWP則均為零[1]，是一種非常理想的制冷劑。然而氨具有極大的危險性，在空氣中爆炸極限為15%-28%，最高容許質量濃度為30mg/m3，當氨蒸汽在空氣中體積分數達到0.5%-0.6%時，人在其中停留0.5 h即可中毒。

因此以氨作為制冷劑的制冷系統的關鍵問題是安全問題，其核心是管道安全。氨制冷系統管道安裝工程質量的好壞，是影響氨制冷系統安全運行的重要因素。

2 安裝過程中的要點控制

2.1 管道材料

選擇合格的管道材料，是氨制冷系統安全運行的前提。在對材料的把控上，以下幾點在安裝過程中需要特別注意。

管道材料在安裝前必須進行除銹、清洗和干燥，保證系統的清潔。氨制冷系統是一個封閉的系統，氨在系統內不停地進行液化-汽化循環。管道內部如果有鐵銹、焊渣或污物，則有可能堵塞節流閥件、濾網，影響系統正常運行，降低氨壓縮機的效率和使用壽命，如果雜物或焊渣進入壓縮機氣缸則可能會造成拉缸事故[2]。因此，安裝前應做好管道材料的清潔工作，將鋼管內的鐵銹、污物除去，把管道內壁清理干凈，為了確保系統潔凈，采用氬弧焊打底的焊接工藝，以避免產生焊渣等雜物。

彎管在管道系統中是受力最為薄弱的地方，也是易形成應力集中的地方，為了減緩彎管所承受的應力，減小制冷劑在其流動的阻力損失，一般采用工廠預制的彎曲半徑不小于3.5倍（熱彎）或4倍（冷彎）管徑的彎管。這類彎曲半徑的彎管，在有制造許可的壓力管道元件生產廠家是可以事先訂制的。

氨制冷系統管道三通的做法與其他管道的也有所不同，為減少介質流動阻力，要求支管彎制成弧形，且弧形方向與介質流動方向一致，再與主管焊接，如圖1所示；當支管與干管直徑相同且直徑小于50mm 時，則需將干管局部加大一號，再按上述要求焊接，如圖2所示；當管道變徑時，應采用同心異徑管，如圖3所示：

2.2 管道布置

在安裝過程中，特別需要注意氨制冷系統管道的布置，既要避免形成“氣袋”、“液囊”，也要分析管道柔性，合理設置補償。

氨制冷系統管道的布置，對其供液管應避免形成“氣袋”，回氣管應避免形成“液囊”。在安裝過程中，應嚴格按照要求，液體管道不得有局部向上的凸出部分，以免形成“氣袋”；氣體管道在走向上不得有局部下凹，以免形成“液囊”。水平布置的制冷系統的回氣管外徑大于108mm時，其變徑元件應選用偏心異徑管接頭，并應保證管道底部平齊。同理，從液體干管引出支管，應從干管底部或側面引出，從氣體干管上引出支管，應從干管頂部或側面接出。

低壓側制冷管道的直線段超過100m，高壓側制冷管道直線段超過50m時，應設置補償器，并應在管道的適當位置，設置導向支架和滑動支、吊架。這一要求很容易被忽視。做一個簡單的分析，就可以了解安裝管道補償器的必要性。低壓側管道的最低工作溫度取-48℃，高壓側管道的排氣溫度取140℃，管道安裝環境溫度取20℃，低壓側管道按100m20無縫鋼管計算得到的收縮量為70mm，高壓側管道按50m20無縫鋼管計算得到的伸長量為70mm，應用胡克定律可以計算低壓側管道由熱位移引起的軸向拉力為136MPa，高壓側管道由熱位移引起的軸向壓應力為266MPa，已經超出20無縫鋼管的許用應力130MPa。這時如果沒有合理設置導向支架，管道存在拉應力或壓縮應力過大而導致破壞的可能[3]。因此，在管道安裝過程中，對于較長的氨制冷直線管道，應安裝補償裝置。

2.3 吹掃試驗

管道的吹掃排污應在強度試驗和嚴密性試驗之前進行，吹掃合格以后進行強度試驗。在這個環節常見的問題有吹掃不合格，強度試驗不合格，嚴密性不合格。

整個氨制冷系統應是一個密封而又清潔的系統，不得有任何雜物存在，因此吹掃工作非常重要，必須嚴格按要求進行。安裝工作完成后，必須用壓縮空氣對整個系統進行掃吹。吹掃應用0.8MPa（表壓）的壓縮空氣，進行分段吹掃、排污。在每個分段的最低點設排污口，反復幾次，直至將污物全部吹出。吹掃的順序按主管、支管依次進行。吹掃出的臟物，不得進入已吹掃合格的管道。吹掃過程中，注意觀察，目測排氣無煙塵時，在距離排氣口0.3m的地方設置一處白漆木靶，如果5min內木靶無鐵銹、塵土、水分或其他雜物，即吹掃合格。

目前，安裝單位對氨制冷系統管道的焊接質量控制都很嚴格，很少出現因為焊接或者裝配原因導致強度試驗不合格。但是在強度試驗現場，常有試驗不合格的情況出現，其原因是未在安裝閥門前進行嚴密性試驗，閥門產生內漏，導致試驗不合格。氨制冷系統管道閥門在安裝前每一個閥門都應清洗，除去油污和鐵銹，并注意檢查密封效果，作強度試驗和嚴密性試驗，其試驗應力應按設計文件和設備技術文件的規定進行，合格后應保持干燥。

強度試驗合格后，將系統壓力降至其各自對應的設計應力，繼續保持這個壓力值，6h后開始記錄壓力表讀數，經24h查驗壓力表讀數。在此過程中，也有可能出現超過允許值的壓力降。其原因是沒有嚴格按照以上要求進行試驗。安裝單位通常采用空氣作為試驗介質，強度試驗合格后，將系統壓力降至嚴密性試驗壓力，然后馬上開始記錄壓力表讀數或者沒有嚴格按規定6h后開始記錄讀數。這樣做的后果就是管道內空氣沒有一個足夠長時間的冷卻穩壓的過程，管道內因氣體溫降導致的壓降難以計算，很容易導致嚴密性試驗不合格。必須嚴格按照嚴密性試驗的要求，穩壓以后再進行讀數，確保嚴密性試驗的可靠、有效。

3 結束語

文章旨在敘述氨制冷系統管道在安裝過程中的特殊規定，從管道材料、管道布置、吹掃試驗三個方面提出一些需要特別注意或者容易忽視的地方，希望能為氨管道的安裝、監督檢驗有幫忙、指導作用。

參考文獻

[1]史國敏.氨作為制冷劑的技術分析[J].高橋石化，2005（1）：53.

[2]肖進華.氨制冷系統壓力管道安裝的注意事項[J].特種設備安全技術，2006（1）：44-45.

[3]熊從貴，林翔，林通.氨制冷系統的壓力管道安全[J].工業安全與環保，2015（41-2）：49-51.

作者簡介：陳其錦（1983-），男，工程師，主要從事承壓類特種設備檢驗工作。