低温液氧储罐定期检验方法的应用研究_亓海峰.pdf

收稿日期:2022-09-13低温液氧储罐定期检验方法的应用研究亓海峰(华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310030)摘要:储罐是工业生产和生活中广泛使用的储存设备。低温液氧储罐主要是用于储存液态氧的立式或卧式双层真空绝热储罐。着重对液氧储罐在定期检验方法、过程、内容及存在问题等方面进行阐述，消除安全隐患，避免事故发生，使定期检验工作水平不断提高，更好的保证检验工作质量。关键词:液氧储罐;定期检验中图分类号:TH49文献标志码:A文章编号:1007-7804(2023)01-0051-04doi:10.3969/j.issn.1007-7804.2023.01.014Application esearch on Periodic Inspection Method of LowTemperature Liquid Oxygen Storage TankQI Haifeng(Huadian Electric Power esearch Institute Co，Ltd，Hangzhou 310030，China)Abstract:Storage tank is a storage equipment widely used in industrial production and life Low temperature liquid oxygentank is mainly a vertical or horizontal double-layer vacuum insulated tank for storing liquid oxygen This paper focuses onthe regular inspection methods，processes，contents and existing problems of liquid oxygen storage tanks，so as to eliminatepotential safety hazards，avoid accidents，improve the regular inspection level and better ensure the inspection qualityKey words:liquid oxygen storage tank;regular inspection0引 言随着社会发展和科学技术的进步，电厂对我国的经济持续发展起着越来越重要的作用。其中液氧储罐是储存液态氧的压力容器，为电厂化学车间提供所需的高纯度气体。特种设备安全监察条例第二十八条规定:“特种设备使用单位应当按照安全技术规范的定期检验要求，在安全检验合格有效期届满前 1 个月向特种设备检验检测机构提出定期检验要求。检验检测机构接到定期检验要求后，应当按照安全技术规范的要求及时进行安全性能检验和能效测试。未经定期检验或者检验不合格的特种设备，不得继续使用”。在长期运行中，由于环境和容器内外壁温差影响、装料不规范等问题，储罐会产生外筒壁泄漏、夹层真空度偏高等安全隐患，甚至会出现储罐泄漏事故，冻伤周边设备或人员。为保障液氧储罐安全、经济运行，定期对液氧储罐及其附属设备进行检验和维护保养是十分必要的。储罐内胆一般选用不锈钢材料，外胆一般选用碳钢材料，内外胆夹层充填的绝热材料为珠光砂或铝箔、保温棉并抽真空。现重点阐述定期检验对液氧储罐外容器外壁检测的重要意义。1液氧储罐检验前准备因无法进入液氧储罐内部，无法进行内部检验，所以一般需要打磨外胆外表面焊缝。检查液氧储罐外筒体外部的 T 型主焊缝及焊缝两侧。纵焊缝检测长度以 T 型接头处为起点，最短长度800 mm(因规格或尺寸受限除外)，环焊缝检测长度以 T 型第 41 卷第 1 期低 温 与 特 气Vol.41，No.12023 年 2 月Low Temperature and Specialty GasesFeb.，2023接头处为起点，两侧最短长度各500 mm(因规格或尺寸受限除外)。打磨要求为焊缝两侧的母材打磨光滑，对液氧储罐外筒的接管角焊缝进行表面无损检测。在检验储罐前，此储罐的安全管理人员、作业人员应当到现场协助检验人员进行检查工作，提供相关原始资料，负责安全防护，并设置可靠的联系方式，以便在需要时提前询问或记录。使用单位应当确认检验现场安全条件，包括搭架子、拆保温、打磨等工作，符合固定式压力容器检验规程 TSG 212016 的要求方可进行检验。要执行使用单位有关动火、用电、高空作业、受限空间作业、安全防护、安全监护等规定。在检验前和检验过程中，要随时检查个人劳动防护用品、现场的危险源要时刻注意防范。使用单位应做好检验辅助工作，至少有一人陪检，以便于检验过程中发现问题及时联系。2液氧储罐检验方法及内容2 1资料检查液氧储罐属于低温压力容器，是一种特殊的特种设备。在定期检验时一般要查看容器设计的相关资料、安装使用说明书、强度计算书等;设备制造单位的证明、产品合格证、质量证明书、图纸、竣工图以及产品监检证书、压力容器安装竣工文件等;改造或者重大维修资料及改造、重大维修监督检验证书。在检验过程中发现，有些单位更换了某部件但未能在资料档案中体现，这在检验时要注意核对。再者，有的单位办理了设备延期手续，检验人员对延期情况不了解，在下定期检验周期和结论时候就无法定检验周期。所以，使用单位对使用登记证 或使用登记表、延期证明、正常运行记录、定期检验周期内的年度检查报告、上次的定期检验报告、运行条件变异常情况记录等都要妥善保存，以备检查。2 2宏观检验在对储罐进行宏观检查时，一般是采用目视方法或采用辅助仪器设备、测量工具等检查。查看本体结构是否有异常变形、几何尺寸是否符合标准要求、筒体本身表面是否有裂纹、腐蚀等情况，检查焊缝表面是否有渗漏，隔热层和衬里是否完好等。值得注意的是，对于液氧储罐来讲，因结构原因，检验人员无法看到其内部结构。对夹层进行真空度测试时，对承受疲劳载荷的部位或者上次检验报告提及有缺陷的位置要重点检验有无新生缺陷，缺陷是否有消除或者扩展。2 3壁厚测定壁厚检测一般是对液氧储罐外筒体外表面进行壁厚测定。在距焊缝 50 mm 处，每块筒体板至少测定 4 个点;在管座部位距焊缝 50 mm 处，全周每隔 90母材各测一点;接管相隔 180各测一点。如果在宏观检验时发现腐蚀、磨损等可疑部位，根据现场情况增加测厚点数。测厚结束后，要查对质量证明书或图纸上的腐蚀裕量，计算最小剩余壁厚并判断其是否满足规程要求。当筒体或管座腐蚀(及磨损)深度超过腐蚀裕量时或发现壁厚减薄的其他严重缺陷应当进行强度校核。此类液氧储罐可监控或者降低参数使用，确保设备安全运行。2 4表面无损检测在液氧储罐定期检测工作中，广泛使用表面无损检测方法。表面无损检测分为磁粉检测和渗透检测。表面检测和其他无损检测方法相比，具备检测时间短、准确度高、灵敏度高等优点，通过应用这种检测方法，能够为液氧储罐的稳定运行提供重要的技术数据。这也是对液氨储罐进行表面无损检测的实际意义。图 1 为立式储罐外的纵焊缝和环焊缝，图 2 为角焊缝，在图 1、2 打磨焊缝位置处优先进行表面磁粉检测，液氧储罐的内胆为不锈钢材料，外胆为碳钢材料，在外胆下部有排液管和安全阀连接管等管座，为异种钢焊接，这时可进行渗透检测，若在进行表面渗透检测过程中发现裂纹，应当在裂纹两端 200 mm 范围内扩大检测，如果依然存在裂纹，该部位应进行全部检测，以便发现可能存在的其他缺陷。图 1立式储罐外的纵焊缝和环焊缝Fig 1Longitudinal weld and circumferential weld outsidevertical storage tank25低 温 与 特 气第 41 卷图 2角焊缝Fig 2Fillet weld2 4 1磁粉检测从液氧储罐的实际运行情况来看，可以在液氧储罐的外筒外侧进行磁粉检测，目的是检查焊缝表面是否有裂纹。如果焊缝表面或近表面有裂纹缺陷，焊缝表面一定要按照要求打磨光滑。如果由于焊缝不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变，储罐筒体焊缝在被磁场磁化处理后会出现漏磁场，一旦产生漏磁场就会不间断地吸附零部件表面上的磁粉，最终会形成不同形状的磁痕。通过磁粉检测能够检测出铁磁材料表面和周围表面的各种缺陷，并对各个缺陷的位置、大小和范围等情况进行了解。但是从实际应用情况来看，磁粉检测在实际操作时有自身的局限性，仅能够检测铁磁性材料。2 4 2渗透检测焊缝表面先用清洗剂清洗干净，用手巾或者干净的卫生纸朝一个方向擦拭。喷上含有着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液能够渗进焊缝表面开口的缺陷中。等干燥后，用清洗剂去除焊缝表面多余的渗透液后，再在焊缝表面喷施显像剂，同理在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中。在光源光照下，缺陷处的渗透液痕迹显示鲜红色，从而可以发现缺陷的形貌及状态。液氧储罐的内胆为不锈钢材料，外胆为碳钢材料，在外胆下部有排液管和安全阀连接管等管座，为异种钢焊接，这时可以进行渗透检测，渗透检测与磁粉检测相比效率较低，需要经过渗透、清洗、显象、观察 4 个步骤检查焊缝表面有无裂纹。这种检测的局限性是仅能检测到表面开口缺陷。2 5超声波 UT 检测超声检测是对容器焊缝内部缺陷进行检查的一种方式，在检验之前要根据壁厚校对好仪器和探头。对图 1 打磨位置在外表面采用超声波 UT 检测，检验过程中注意着重检查焊缝错边量或者棱角度超过产品标准之处、焊接接头泄漏的部位及其两端延长部位、承受交变载荷压力容器的焊缝和其他应力集中部位重点进行超声检测。如果检验人员根据现场设备情况认为需要增加检测的部位，也同样需要增加超声检测。2 6真空度检测低温液氧储罐属于真空绝热压力容器。真空度是否合格是间接获知设备性能稳定好坏的重要指标。夹层上装设有真空测试装置，需要对夹层进行真空度检测。未装设真空测试装置的，必要时要进行日蒸发率测量，实测日蒸发率指标 2 倍额定日蒸发率指标为合格，否则需判断故障原因。对于装有介质的粉末绝热储罐，真空度数值应10 Pa;未装有介质的粉末绝热储罐，真空度数值应65 Pa。对于装有介质的多层绝热储罐，真空度数值应0 2 Pa;未装有介质的多层绝热储罐，真空度数值应20 Pa。低温液体储罐需要定期进行容器日蒸发率测量。在实际定期检验中常发现真空度不合格的情况，如某装有介质的粉末绝热液氧储罐的检测真空度为117 Pa，查明原因后重新抽真空，待静置 1 2 d 后再次测量其真空度，直至合格为止。2 7安全附件检验安全附件检验包括对压力表、液位计、测温仪表、安全阀的检查和校验，应定期检查这些安全附件是否在校验有效期内，如果超过校验周期，应校验合格后使用。3防范措施液氧储罐应采用合理的焊接结构形式。双层真空绝热夹层中要避免焊缝过于集中，尽量减少 T 字形焊缝和避免十字型焊缝，以避免造成应力集中。尤其是在制造时应避免强力组焊，防止错边，保证与介质接触的表面尽量光滑。制造完成后，应进行退火热处理以去除焊后残余热应力。热处理后进行水压试验，以检测系统密封性和压力状况，降低残余应力。在检验中发现，由于温差应力的存在，使得储罐焊缝表面出现微小裂纹，在定期检验和检修中需要重视。这与氧气纯度、装卸料速度等因素也有关系。在综合考虑使用压力、温差应力、维修焊接应力和经济性的情况下，应尽可能选用强度较低的钢材。4结 语为保证液氧储罐运行的安全与稳定，最大限度地规避事故，必须定期检查夹层真空度，同时对35第 1 期亓海峰:低温液氧储罐定期检验方法的应用研究安全附件进行定期校验和检查。科学技术发展迅速，新型液氧储罐的研发和使用无疑对检测技术提出了更高要求。所以，科研人员、检验人员需努力研发新型仪器设备和检测方法。在现有检测方法的基础上，创新检测方法、优化检测设备，与日益严格的检测要求相呼应，确保液氧储罐能够安全、稳定的运行。参考文献:1TSG 212016 固定式压力容器安全技术监察规程 S 2张娜 磁粉检测在