基于低溫移動式壓力容器檢驗方法分析

孫繼釗,周旭

(1.天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院,天津 300192;2.國家市場監(jiān)管重點(diǎn)實驗室(特種設(shè)備數(shù)字孿生共性技術(shù)),天津 300192)

伴隨經(jīng)濟(jì)與科技的進(jìn)步發(fā)展,新型低溫技術(shù)產(chǎn)品越來越多,并廣泛應(yīng)用在化工、物流等領(lǐng)域。低溫移動式壓力容器作為常用的運(yùn)輸工具和設(shè)備,基于其獨(dú)特的設(shè)計方式和多種技術(shù)手段的應(yīng)用,可以用作裝載液化氣體、低溫氣體、易燃易爆氣體的危險品等[1-2]。為了保證物品儲存、運(yùn)輸及卸載的安全,需對低溫移動式壓力容器進(jìn)行全面性的檢驗,消除其使用過程中存在的安全隱患。只有不斷完善檢驗方案,優(yōu)化檢驗方法,才能確保低溫移動式壓力容器的使用質(zhì)量,降低安全事故發(fā)生率,促進(jìn)化工與物流工作的順利進(jìn)行,推動社會的良好發(fā)展。

1 移動式壓力容器及檢驗技術(shù)概述

移動式壓力容器是用于裝載易燃、易爆及有毒氣體的容器。基于不同種類氣體的不同化學(xué)特點(diǎn),使用壓力容器結(jié)構(gòu)也不同。相較于固定式壓力容器,移動式壓力容器沒有固定的使用地點(diǎn),且長期處于移動狀態(tài),運(yùn)載過程中受到環(huán)境的影響比較大,安全隱患問題較多,管理工作比較復(fù)雜,需要操作人員定期檢查容器的使用狀況[3]。當(dāng)前,國家采取分類管理的方式管理移動式壓力容器和固定式壓力容器,并出臺相對應(yīng)的安全管理法規(guī),要求操作人員本著嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的態(tài)度操作壓力容器,認(rèn)真落實相應(yīng)的法律責(zé)任與義務(wù)。按照功能特點(diǎn)和操作要求,移動式壓力容器可劃分為氣瓶和槽車兩大類別。氣瓶的主體結(jié)構(gòu)為瓶狀,容積較小,根據(jù)充裝的氣體特點(diǎn),可分為壓縮氣體、液化氣體及溶解氣體氣瓶。槽車又稱罐車,按照運(yùn)輸方式,可分為汽車槽車和鐵路槽車兩類,通過使用固定在車架上的貯罐來裝載液化氣體[4-5]。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,低溫移動式壓力容器的檢驗水平也顯著提高,尤其是如射線檢測等新型檢測技術(shù)的應(yīng)用,提高了檢測的質(zhì)效性。比如射線檢測技術(shù)能夠解決以往檢驗工作中的不足問題,依托射線掃描的方式,直觀地呈現(xiàn)容器的各種缺陷,而且檢驗的精確度非常高,但是需要選用合適的照相角度,否則對于一些細(xì)紋、漏點(diǎn)、未熔合等問題的檢測會有些許紕漏,該項技術(shù)的運(yùn)用會對人體產(chǎn)生一定危害,在進(jìn)行操作時要求檢驗人員做好防護(hù)工作。

2 移動式壓力容器的檢驗方式

2.1 利用磁粉檢查容器表層的問題

磁粉檢查技術(shù)在檢驗低溫移動式壓力容器表層的問題時,主要利用容器缺陷處的漏磁場與磁粉之間的相互作用及磁粉之間的相互力量,了解容器表面裂紋、夾渣、發(fā)紋等損傷的位置與損傷程度。該檢驗方法的敏捷度高,檢驗效果好,而且有利于節(jié)省成本,但是在實踐應(yīng)用中受到諸多環(huán)境和條件的約束,有待進(jìn)一步開發(fā)與改進(jìn)。

2.2 利用射線檢查容器的結(jié)構(gòu)和尺寸

射線檢查技術(shù)在檢驗低溫移動式壓力容器的缺陷時,主要是對容器的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行檢測分析,根據(jù)掃描構(gòu)建實物模型,通過與既定的模型進(jìn)行對比,了解容器的受損情況。該檢驗方法既適用于對容器整體的檢查,也適用于容器各構(gòu)件的檢查。雖然射線檢查的結(jié)果準(zhǔn)確度高,但是對于細(xì)小的零件,尚不能獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。因此還需進(jìn)一步完善射線檢驗方案,在實踐中提煉技術(shù)和汲取經(jīng)驗,以完善相應(yīng)的檢驗工作,獲得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

2.3 利用超聲波檢驗容器內(nèi)部缺陷

超聲波檢驗技術(shù)在檢驗低溫移動式壓力容器內(nèi)部的缺陷時,主要是通過防治傳感器等設(shè)備捕捉聲波變化信號,經(jīng)過電子設(shè)備處理提煉數(shù)字信息,從而掌握缺陷的具體情況。具體來說,聲波在傳播的過程中因環(huán)境的改變而發(fā)生變化,能夠直觀地反映容器內(nèi)部是否存在缺陷,缺陷所處的位置及缺陷程度。相較于射線檢查技術(shù),超聲波檢驗技術(shù)的靈敏度更強(qiáng),準(zhǔn)確度更好,且能對容器的性能進(jìn)行無損、高效的檢驗。可見,超聲波檢驗技術(shù)的實施風(fēng)險小,應(yīng)用價值高,隨其技術(shù)含量的提高,投入成本的降低,其將在更多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

3 低溫移動式壓力容器的檢驗方法

低溫移動式壓力容器作為專門用于裝載各類低溫化學(xué)物品的容器,是工業(yè)生產(chǎn)過程中不可或缺的工具與設(shè)備,其在充裝、運(yùn)輸與卸載等環(huán)節(jié)中可能遇到各種各樣的問題,這些問題通常較為隱蔽,很難通過肉眼發(fā)現(xiàn),需要檢驗人員定時定點(diǎn)地檢查容器,通過加強(qiáng)對檢驗數(shù)據(jù)的分析與判斷,掌握低溫移動式壓力容器的使用狀態(tài)及狀況,以采取針對性的措施方案,避免發(fā)生意外事故,造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。

3.1 外觀方面的檢驗

移動式壓力容器在使用過程中存在一些的安全隱患問題通常顯現(xiàn)在容器的外表上,檢驗人員需對容器外觀進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗。如槽車在行駛一段路途后,檢驗人員要仔細(xì)觀察容器的表面,重點(diǎn)看是否存在被腐蝕的地方,同時檢查支架的穩(wěn)定性,查看管口焊縫,看是否存在裂縫、漏點(diǎn)等情況,如果存在上述問題,必須在第一時間采取控制措施。

3.2 結(jié)構(gòu)方面的檢驗

低溫移動式壓力容器主要有開口、端蓋、排污口、搭接處等部位,任何一個部位存在缺陷,或是遭到損壞,都可能造成罐內(nèi)氣體泄漏,不僅污染環(huán)境和損失財產(chǎn),還可能發(fā)生爆炸,造成人員傷亡。因此,檢驗人員必須嚴(yán)格按照檢驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范檢驗操作,確保檢驗及時到位。檢驗人員要加強(qiáng)對各組件尺寸規(guī)格的測量,包括容器表皮焊接處,測量焊縫余高、焊腳處的尺寸、各板件厚度及其差值,必要時采取無損檢測的方法對焊縫進(jìn)行檢測,對A、B類焊接接頭應(yīng)進(jìn)行局部射線檢測,檢測長度不小于各條焊接接頭長度的20%,且不小于250 mm,其射線檢測技術(shù)等級應(yīng)不低于相應(yīng)檢測方法的AB級,合格級別不低于III級。檢驗人員還要加強(qiáng)對容器的保溫層部位的檢驗,主要檢查是否存在變質(zhì)變形、腐蝕破損、組件脫落等情況。如發(fā)現(xiàn)上述問題,必須及時采取管控措施,做好維修工作。此外,檢驗人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)檢驗規(guī)范和操作細(xì)則劃分安全管理等級,本著嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé),實事求是的原則,開展檢驗工作,對容器進(jìn)行維修與養(yǎng)護(hù)。

3.3 容器表面的檢驗

容器的表面直接暴露在環(huán)境中,其受到的影響最大,極可能因受到腐蝕而產(chǎn)生一些細(xì)小的裂紋。這些小裂紋不易被肉眼發(fā)現(xiàn),所以檢驗人員需利用檢測儀器進(jìn)行檢驗。檢驗人員要采用分區(qū)分塊的方法檢驗容器表面,確保裂紋問題能夠被及時發(fā)現(xiàn)。利用超聲波儀器檢測容器的內(nèi)表面,依托相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)判斷是否存在裂紋,裂紋的長度、寬度與深度,輔助檢驗人員完善檢驗工作,填寫檢驗報告,為后續(xù)維修和養(yǎng)護(hù)工作提供支持。值得注意的是,某些容器在制造時,采用的是高強(qiáng)鋼等裂紋敏感性材料,針對這類容器的檢驗,需要利用精密的儀器進(jìn)行檢驗,通過對容器表面進(jìn)行全方位的測量,加強(qiáng)數(shù)據(jù)整理與分析,以精準(zhǔn)判斷容器使用的安全性。

3.4 容器材質(zhì)的檢驗

為了準(zhǔn)確掌握容器的使用效能,檢驗人員需加強(qiáng)對容器材質(zhì)的檢驗,具體如下:首先著重檢驗容器元件的種類、型號、重量、額定壓力等,通過對每一個構(gòu)件的性能進(jìn)行綜合性的分析,尤其是對比以往的檢測數(shù)據(jù),從中了解容器元件使用是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。其次,著重檢驗元件是否存在裂紋、破損等情況,針對已經(jīng)老化,性能變差的元件,應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行更換。針對有裂紋或破損的元件,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行維修和維護(hù)。

3.5 容器強(qiáng)度的檢驗

檢驗人員需要對低溫移動式壓力容器的強(qiáng)度進(jìn)行定期的檢驗,不符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的容器,應(yīng)當(dāng)申請報廢處理,或是降低使用參數(shù),比如調(diào)低安全閥的開啟壓力,加強(qiáng)對使用壓力的限制,避免容器在使用中超過額定壓力值上限。完善相應(yīng)的檢驗數(shù)據(jù),提示用戶注意使用事項,要求用戶嚴(yán)格按照檢驗報告出示的壓力值范圍使用容器,避免違規(guī)違法操作,造成重大的安全事故。

3.6 氣密性的檢驗

基于貯存、運(yùn)輸及裝卸的方便性,很多部件需緊密地連接在低溫移動式壓力容器上,這些部件在長期的使用過程中存在受損、受污和老化等情況,在對其進(jìn)行維修和更換后,需要檢查容器的密封性。在開展檢測工作時,檢驗人員需做好保壓,根據(jù)壓力表上的數(shù)據(jù)變化來判斷容器的氣密效果。如果在保壓階段中存在泄漏,那么壓力表上的數(shù)值會顯著下降。檢驗人員首先要考慮零部件是否存在損壞,或是各零部件之間連接是否嚴(yán)實的問題,若是零部件受損,則應(yīng)更換零部件。若是零部件之間的連接不嚴(yán)實,則應(yīng)取下零部件重新進(jìn)行連接,直到容器氣密性試驗合格為止。

3.7 安全附件的檢驗

低溫移動式壓力容器安全附件檢驗工作主要涉及壓力表、安全閥、緊急切斷裝置與爆破片等內(nèi)容。通過加強(qiáng)檢測和校驗,在合格之后進(jìn)行鉛封,以提高容器使用的安全性。如果這幾部分出現(xiàn)故障問題,需及時檢查和分析故障產(chǎn)生的原因,并采取針對性的維修和維護(hù)措施。

3.8 真空度的檢驗

檢驗人員需使用專業(yè)的真空表,如果測試結(jié)果不符標(biāo)準(zhǔn),那么首先要考慮真空表是否存有故障,或是容器中心層的真空是否達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn),在排除這兩個問題的基礎(chǔ)上,結(jié)合檢測意見書分析實際情況,將問題反饋給廠商,并做好封閉處理,等待廠家上門維修。

4 開展耐壓實驗檢測

4.1 選用壓力表

在進(jìn)行低溫移動式壓力容器的耐壓試驗時,檢驗人員至少要選擇兩個量程相同和精度等級一致的壓力表,檢驗人員需將壓力表安裝從被試驗罐體頂部引出的管線上便于觀察的位置,以便于觀察讀數(shù)。壓力表的選用要結(jié)合實際需求,通常情況下,精度不低于1.6級,量程是測驗壓力的1.5至3倍。同時嚴(yán)格按照設(shè)計要求設(shè)定耐壓測試的壓力,便于利用數(shù)學(xué)公式計算出相應(yīng)的數(shù)值。考慮到容器的構(gòu)造及整體情況,檢驗人員可以選用氣壓測試的方法,依據(jù)具體的操作要求,讓實驗壓力超過容器設(shè)計壓力,大約控制在容器設(shè)計壓力的1.15倍左右。

4.2 做好實驗準(zhǔn)備工作

為了保證耐壓實驗的順利進(jìn)行,確保實驗工作準(zhǔn)確無誤,檢驗人員需在實驗之前做好準(zhǔn)備工作。首先是準(zhǔn)備好實驗所需要的儀器和設(shè)備,如塞子、盲板等器械,按照工序拆除容器的安全附件,并將容器的開口封閉嚴(yán)實,保證此處不漏氣。由于整個實驗過程較長,實驗工作強(qiáng)度較高,投入的成本較大,檢驗人員必須做充分的準(zhǔn)備,以保證實驗萬無一失。檢驗人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作,不能遺漏任何一個工作細(xì)節(jié),各項數(shù)據(jù)的測量與記錄務(wù)必準(zhǔn)確,否則影響實驗結(jié)果分析,甚至使實驗失去價值和意義。

4.3 靜態(tài)蒸發(fā)率涉及到的實驗方法

靜態(tài)蒸發(fā)率的測試所使用的技術(shù)方法主要有流量計法和稱重法。流量計法主要利用流量計進(jìn)行測驗,其操作方法是將流量計與容器連接起來,在監(jiān)測規(guī)定的時間段內(nèi),對因外部熱量的流入而使容器內(nèi)部低溫液體轉(zhuǎn)化為氣體的數(shù)量值,以了解容器貯存化學(xué)物質(zhì)的效果。此種檢驗方法操作相對簡單,穩(wěn)定性較好,稱重法是較為常用的靜態(tài)蒸發(fā)率的測試方法,依托稱重傳感器,在規(guī)定的時間段內(nèi)對容器內(nèi)部的低溫液體損失的質(zhì)量進(jìn)行測量,依據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式可以算出液體的蒸發(fā)率。該種檢測方式操作起來同樣簡單,而且測量的結(jié)果較為準(zhǔn)確,但在實際的應(yīng)用中也存在一個明顯的缺點(diǎn),即稱重傳感器本身的測量精度范圍有限,一旦小于這個測量范圍,那么低溫液體蒸發(fā)率的測量就會失真失準(zhǔn)。

5 結(jié)語

化工產(chǎn)品在現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)與發(fā)展中有著廣泛的應(yīng)用,其貯存、運(yùn)輸、裝卸等環(huán)節(jié)操作的安全性是人們極為關(guān)注的問題。為了使低溫移動式壓力容器保持良好的工作狀態(tài),提高其使用性能和安全性,相關(guān)負(fù)責(zé)人必須組織開展檢驗工作。檢驗人員應(yīng)當(dāng)做好容器的外觀、結(jié)構(gòu)、表面、強(qiáng)度、氣密性、安全附件及真空度等檢驗工作,加強(qiáng)相應(yīng)的耐壓實驗,以合理科學(xué)地使用低溫移動式壓力容器,避免安全事故的發(fā)生。