氨制冷壓力管道定期檢驗

丁戰(zhàn)武

沈陽特種設備檢測研究院 遼寧沈陽 110035

氨作為制冷劑因其具有標準沸騰溫度低、導熱系數(shù)大、氣化潛熱大、單位制冷量大等優(yōu)點[1]，在冷庫系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但國內(nèi)的冷庫，特別是早期建造的冷庫，大都存在壓力管道安裝及管理不規(guī)范、不到位，操作人員專業(yè)知識薄弱等問題[2]，導致近年冷庫管道事故頻發(fā)。因此，現(xiàn)階段極需要對氨制冷壓力管道進行有效定期檢驗方法的探討和研究，避免和減少事故的發(fā)生。本文主要通過對主要檢驗依據(jù)進行研究，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對氨制冷系統(tǒng)壓力管道定期檢驗方法進行討論，為氨制冷系統(tǒng)壓力管道定期檢驗提供參考。

1 氨制冷原理

氨制冷系統(tǒng)在制冷循環(huán)過程中主要包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器四個部分，其通過管道連接成密閉的制冷系統(tǒng)。工作過程如下圖1所示：

圖1 氨制冷系統(tǒng)工作過程

低壓低溫的氨氣被壓縮機吸入并壓縮，變?yōu)楦邏焊邷氐陌睔猓缓筮M入冷凝器進行熱交換，變?yōu)楦邏撼氐囊喊保ㄟ^節(jié)流閥節(jié)流后變?yōu)榈蛪旱蜏氐囊喊边M入蒸發(fā)器中，通過吸收被冷卻物的熱量變?yōu)榈蛪旱蜏氐陌睔猓瑥亩瓿蓪Ρ焕鋮s物的制冷過程[3]。

2 國內(nèi)氨制冷管道法規(guī)標準

目前我國針對氨制冷壓力管道的設計、安裝、驗收規(guī)范主要有GB50072-2010《冷庫設計規(guī)范》、SBJ12-2011《氨制冷系統(tǒng)安裝工程施工及驗收規(guī)范》，定期檢驗方面還沒有針對氨制冷系統(tǒng)中的壓力管道的專項檢驗規(guī)范，現(xiàn)階段以TSG D7005-2018《壓力管道定期檢驗規(guī)則—工業(yè)管道》和“市場監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于《壓力管道定期檢驗規(guī)則—工業(yè)管道》（TSG D7005-2018）的實施意見及氣瓶安全監(jiān)察有關(guān)工作的通知”為主，為配合制冷管道定期檢驗的特殊性，2013年國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布了《質(zhì)檢特函【2013】61號》文件，關(guān)于“氨制冷裝置特種設備專項治理工作的指導意見”。

3 氨制冷管道定期檢驗方法討論

按照“市場監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于《壓力管道定期檢驗規(guī)則—工業(yè)管道》（TSG D7005-2018）的實施意見及氣瓶安全監(jiān)察有關(guān)工作的通知”中對涉氨制冷管道的定期檢驗中規(guī)定：原則上應按《管檢規(guī)》進行定期檢驗。對遠離人員密集區(qū)域且暫時無法按《管檢規(guī)》實施檢驗的氨管道，可按《質(zhì)檢總局特種設備局關(guān)于氨制冷裝置特種設備專項治理工作的指導意見》（質(zhì)檢特函【2013】61號）執(zhí)行。

《質(zhì)檢特函【2013】61號》文件要求，對于無相關(guān)技術(shù)資料或者技術(shù)資料不全、未經(jīng)具有相應資質(zhì)的壓力管道設計單位設計、沒有實施安裝監(jiān)督檢驗的壓力管道都應列入隱患整治范圍。這類壓力管道不在此做探討，可以完全按照《壓力管道定期檢驗規(guī)則—工業(yè)管道》（TSG D7005-2018）要求進行全面檢驗和安全評定。

3.1 氨制冷管道特點

目前氨制冷管道常規(guī)參數(shù)是高壓側(cè)設計壓力2.0Mpa，設計溫度150度/43度，低壓側(cè)設計壓力1.50Mpa，設計溫度43度，工作溫度根據(jù)冷庫用途不同而有所區(qū)別。氨制冷管道一般情況下都是24小時運行，并且不能長時間停機，置換難度大，介質(zhì)無法排凈，不停機探傷低壓段拆除保溫后很快就會結(jié)霜，無法完成探傷工作。

3.2 資料審查

按照《管檢規(guī)》的要求[4]，資料審查重點是核查壓力管道的設計、安裝、改造或者重大修理資料、使用管理資料、檢驗檢查資料等內(nèi)容，其中前三項的資料，在管道投入使用后首次定期檢驗時必須進行審查。由于氨制冷壓力管道工藝復雜，資料審查中需確定使用單位的操作人員是否具有相關(guān)經(jīng)驗，從而降低由誤操作帶來的事故風險。

3.3 宏觀檢驗

宏觀檢驗中對于絕熱層和防腐層的檢查主要是查看壓力管道的絕熱層是否有破損、脫落以及跑冷等情況，防腐層是否完好。也可以借助紅外熱成像檢測設備對其進行判斷[5-6]，宏觀檢驗中對于閥門的檢驗也是重點內(nèi)容，新建的冷庫基本都使用鋼閥門，老舊冷庫多存在使用鑄鐵閥門的情況，應根據(jù)TSG D0001-2009中材料部分的要求，并結(jié)合制冷壓力管道的設計和工作參數(shù)，判斷是否可以使用鑄鐵閥門，對于不符合要求的閥門應該要求使用單位立刻進行整改，并上報監(jiān)察機構(gòu)。

3.4 高低壓側(cè)的剩余壁厚抽查

管道剩余壁厚抽查是制冷管道全面檢驗中的重要項目，能夠使檢驗人員及時了解管道的腐蝕情況。對于高壓側(cè)的壓力管道，按照《管檢規(guī)》的第2.4.2.2條進行測厚，氨制冷管道一般情況下屬于GC2級壓力管道，彎頭（彎管）、三通和異徑管按照不少于20%的比例進行抽查。對于低壓側(cè)的壓力管道，按照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《質(zhì)檢特函【2013】61號》文件要求，主要對高風險的、具備作業(yè)空間的管道，進行適當比例的抽查，抽查以保溫層存在破損、脫落、跑冷等現(xiàn)象的部位為主對于保溫層完好的壓力管道，必要時采用數(shù)字射線成像技術(shù)進行壁厚檢測，一般情況下可不進行測厚。DR檢測設備如下圖所示：按照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《質(zhì)檢特函【2013】61號》文件要求，有幾種情況需要對壓力管道的對接焊接接頭進行埋藏缺陷檢測，一是宏觀檢查或者表面的無損檢測發(fā)現(xiàn)了缺陷的管道；二是宏觀檢查發(fā)現(xiàn)由于基礎(chǔ)沉降不一致而導致管道活動受到制約，其制約點附近管道的對接焊接接頭。

圖2 DR檢測系統(tǒng)

3.5 埋藏缺陷抽查

對以上兩種情況可以理解為如果宏觀檢查或者表面的無損檢查沒有發(fā)現(xiàn)缺陷，也沒有發(fā)現(xiàn)管道活動受到制約，可以不做埋藏缺陷檢測，即不需要使用超聲檢測或者射線檢測。也就不用執(zhí)行《管檢規(guī)》的探傷比例。對于低壓側(cè)管道，表面的宏觀檢查和無損檢測難度比較大，因保溫層剛拆除就會在管道表面結(jié)霜，如何進行宏觀檢查和表面無損檢測值得深入研究。

如果存在以上兩種情況，就需要對對接焊接接頭進行埋藏缺陷檢測，那么高壓側(cè)的管道一般應采用射線檢測，檢測標準允許時也可采用超聲檢測方法。檢測比例應按照《管檢規(guī)》中要求的比例進行。低壓側(cè)管道埋藏缺陷的檢測可以采用射線檢測、超聲檢測、數(shù)字射線成像技術(shù)DR，其重點檢測的部位是高風險的、具備作業(yè)空間的管道，對于比例抽查適中即可，沒有嚴格要求，應和用戶協(xié)商解決。

低壓側(cè)管道一般都有保溫層，又因為無法停機，氨無法排出管道，并且保溫層剛拆除就會在管道表面結(jié)霜，因此使用X射線和超聲波探傷難度較大。盡量使用數(shù)字成像射線技術(shù)DR進行埋藏缺陷檢測。如下圖3所示：

由圖可以清晰地看出管道存在未焊透缺陷，長度為一周，深度分別為2mm和3mm，再按照《管檢規(guī)》中的3.2.4條就可以對管道的安全等級進行評定。

3.6 安全附件檢查

對于安全附件的檢查以《管檢規(guī)》的要求為主，對于安全附件檢不合格的壓力管道不允許使用。

3.7 壓力試驗

按照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《質(zhì)檢特函【2013】61號》文件要求，必要時才進行壓力試驗。

4 結(jié)語

圖3 管道的數(shù)字成像檢測

對于隱患治理外的氨制冷壓力管道的定期檢驗一般從資料審查、宏觀檢驗、高低壓測剩余壁厚抽查、埋藏缺陷抽查、安全附件檢查、壓力試驗這幾個方面進行檢驗，具體的檢驗過程按照《管檢規(guī)》和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《質(zhì)檢特函【2013】61號》文件執(zhí)行，并需要結(jié)合氨制冷壓力管道自身的特點采用試用的方法和設備，減少因檢驗給企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失，提高檢驗效率。