陈淼
工程质量监督站
摘要:调查显示我国管辖范围内与氨有关的压力容器，安全状况和管理水平相差很大,结合现场检验案例，对涉氨压力容器定期检验的难点进行总结,查阅了大量文献,积累数据,并咨询了检验和无损检测方面的专家,探索科学的涉氨压力容器检验方法。本文从宏观检验、壁厚测量、无损检测、泄漏检测等方面,结合工艺条件,阐述了如何对与氨有关的压力容器进行定期检验。
关键词:涉氨;压力容器；定期检验;案例分析;检验方法
前言:
在我国压力容器台数呈逐年上升的趋势,这是加快城市建设的体现,特种设备投入量的增大是社会快速发展的必然趋势,但是同时带给社会的安全隐患比例加大也毋庸置疑。吉林“6.3”特大火灾事故、上海液氨泄漏事故造成的伤亡损失惨重，似乎还历历在目，我们必须引以为鉴，加强涉氨压力容器的检验工作，重视涉氨压力容器检验及管理，防止发生安全事故。
1工程概况
液氨为液化状态的氨气，又称为无水氨，是一种无色液体，具有腐蚀性，且容易挥发，是一种重要的化工原料。它是气态氨加压到0.7～0.8MPa时形成的，同时放出大量的热，相反液态氨蒸发时要吸收大量的热，由于其良好的热力学性能，液氨作为制冷剂被广泛用于制冷系统。
液氨是有毒的，氨气具有强烈的刺激性臭味，对人体有危害。在空气中氨的浓度达到0.5-0.6%（按体积计算）时，人在其中停留半小时即可中毒，浓度超过0.6-1%时可能会造成死亡事故。氨气(NH)与空气混合能形成爆炸性混合物,当空气中的氨气浓度达到15.7%-27.4%时,遇明火极易发生爆炸。液氨泄漏后,由液态变为气态,汽化过程需要吸收大量的热,使周围温度急速降低,对人体极易造成冻伤。氨泄漏不仅对大气可造成污染，而且对动、植物具有相当的毁灭性。液氨在工业上其化学事故发生率相当高，国内因氨泄漏引发火灾和爆炸等事故有所降低,但其复杂性、综合性、非常规性日益明显，有待重视。
按照GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》（I、Ⅱ、II、IV级对应于极度、高度、中度、轻度），液氨为中度危害介质。以氨为介质的制冷装置中的压力容器和压力管道(以下简称涉氨压力容器和压力管道)。涉氨压力容器包括贮氨器、冷凝器、油分离器、集油器、中间冷却器、低压循环贮氨器、氨液分离器等。
《特种设备安全法》第四十条规定：特种设备使用单位应当按照安全技术规范的要求，在检验合格有效期届满前一个月向特种设备检验机构提出定期检验要求。特种设备检验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。特种设备使用单位应当将定期检验标志置于该特种设备的显著位置。未经定期检验或者检验不合格的特种设备，不得继续使用。检验单位必要时，应根据本地区在用特种设备动态管理信息及时通知特种设备使用单位按着规定时限申请检验。
液氨储罐在充装、排料及检修过程中，空气中的氧和二氧化碳容易促进氨对钢的腐蚀。由于焊缝处残余应力较高，所以应力腐蚀严重。必须按照《氨制冷装置用压力容器》（NB/T47012 －2010.C2）的要求对氨液介质中氨含量及待补充氨液的质量进行检验或核查。如果氨液介质氨含量存在问题，将会对钢制容器构成应力腐蚀环境，特种设备安全运行将无法保障。对于使用单位来说应按照《压力容器使用管理规则》（TSG R5002 －2013）的规定，办理使用登记证。
收集近十年来锦西石化检验的上千台容器，其中二十余台涉氨容器，规范涉氨容器的检验与管理尤为重要。
2涉氨压力容器定期检验案例分析
2020年锦西石化大检修中重催D3417A液氨储罐A，材质为Q245R,为Ⅲ类容器，设计压力2.16MPa，设计温度50℃，就属于此类容器，本次检验重点部位：内表面腐蚀情况，车间列为重点检查容器,加强表面检查及增加测厚点。
根据压力容器的使用情况、运行机理等制定如下检验方案：
2.1检验依据
《特种设备安全监察条例》、TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、 TSG R7001《压力容器定期检验规则》以及质检总局特种设备局关于氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见。（质检特函〔2013〕61号）
2.2资料审查
资料审查未发现问题，审查的资料有
1）设计资料，包括设计单位资质证明，设计、安装、使用说明书，设计图样，强度计算书等；
2）制造(含现场组焊)资料，包括制造单位资质证明，产品合格证，质量证明文件，竣工图等，以及监检证书、进口压力容器安全性能监督检验报告；
3）压力容器安装竣工资料
4）改造或者重大维修资料，包括施工方案和竣工资料，以及改造、重大维修监督检验证书；
5）使用管理资料，包括《使用登记证》和《使用登记表》，以及运行记录、开停车记录、运行条件变化情况以及运行中出现异常情况的记录等；以氨为介质的制冷装置中的压力容器使用单位应提供氨液成分检查记录。
6）检验、检查资料，包括定期检验周期内的年度检查报告和上次的定期检验报告。
2.3检验实施前的准备与要求
使用单位除做好TSG21-2016《固容规》8.2的有关要求准备外,还应当提交液氨充装时间及液氨成分检验记录进行现场环境氨浓度检测,确保现场环境氨浓度不得超过国家相应的标准允许值。（注：企业应严格按照《氨制冷装置用压力容器》NBT47012-2010c2的要求,定期检查氨液含氨量、含水量和含氧量。检查周期至少每半年次。切实降低不合格液氨对设备的应力腐蚀风险。）
另外，使用单位和相关辅助单位，还应当按照要求做好停机后的技术性处理和检验前的安全检查，确认现场条件是否符合检验工作要求，做好有关准备工作。检验前，现场至少具备以下条件：
1）影响检验的附属部件或者其他物体，根据需要部分或全部拆除外隔热层，应当按检验要求进行清理或者拆除；为检验而搭设的脚手架、轻便梯等设施必须安全牢固（对离地面2m以上的脚手架设置安全护栏）。
2）需进入内部进行检验时，必须将内部介质排除干净，用盲板隔断所有液体、气体或蒸汽的来源，设置明显的隔离标志。禁止用关闭阀门代替盲板隔断。
3）需进入盛装易燃、助燃、毒性或窒息性介质的压力容器内部进行检验时，必须进行置换、中和、消毒、清洗并取样分析，分析结果应达到有关规定、标准的要求。取样分析的间隔时间，应符合使用单位有关制度中规定的时间。盛装易燃介质的，严禁用空气置换。
4）人孔和检查孔打开后，必须注意清除所有可能滞留的易燃、有毒、有害气体。压力容器内部空间的气体含氧量应在0.195以上。必要时，还应配备通风、安全救护等设施。
5）高温或者低温条件下运行的压力容器，按照操作规程的要求缓慢地降温或者升温，使之达到可以进行检验工作的程度，防止造成伤害。
6）需要进行检验的表面，特别是腐蚀部位和可能产生裂纹性缺陷的部位，必须彻底清理干净，母材表面应当露出金属本体，进行无损检测的表面达到NB/T47013的有关要求。
2.4检验工作安全要求
1）能够转动的或者其中有可动部件的压力容器，应当锁住开关，固定牢靠。
2）切断与压力容器有关的电源，设置明显的安全警示标志。检验照明用电不得超过24V，引入容器内的电缆应当绝缘良好，接地可靠。
3）需现场进行射线检测时，应当隔离出透照区，设置警示标志。
4）检验时，使用单位压力容器安全管理人员、作业和维护保养等相关人员应到场协助检验工作，及时提供有关资料，负责安全监护，并且设置可靠的联络方式。
5）检验人员确认现场条件符合检验工作要求后方可进行检验，并且执行使用单位有关动火、用电、高空作业、压力容器内作业、安全防护、安全监护等规定。
6）检验机构应当定期对检验人员进行检验工作安全教育，并保存教育记录。
2.5检验项目
检验项目以宏观检验、壁厚测定、表面缺陷检测和安全附件检验为主，必要时增加埋藏缺陷检测、材料分析、密封紧固件检验、强度校核、耐压试验、泄漏性试验等项目。
（1）宏观检查的内容与要求如下:
1）铭牌、标识等是否符合有关规定；
2）保温层是否有破损、脱落、跑冷等现象，表面油漆是否完好；
3）首次全面检验时应该检查容器结构(例如筒体与封头连接、开孔部位及补强、焊缝布置等)是否符合相关规程标准的要求，以后的检验仅对运行中可能发生变化的内容进行复查；
4）高压侧容器外表面是否有裂纹变形、腐蚀、划痕鼓包等缺陷；
5）必要时在停水状态下对冷凝器管板与换热管的角接接头部位进行腐蚀、渗漏检查；
6）用酚酞试纸检测工作状态下压力容器的焊缝、接管等各连接处是否存在渗漏；
7）紧固螺栓是否牢固，表面锈蚀程度；
8）支承或者支座的下沉、倾斜开裂情况。
（2）壁厚测定
检验人员应该选择有代表性的部位进行壁厚测定，应当保证足够的测厚点数。
（3）无损检测
1）高压侧压力容器应该进行外表面无损检测抽查对应力集中部位、变形部位、有怀疑的焊接接头、补焊工卡具焊迹、电弧损伤处和易产生裂纹部位应该重点检查；
2）有以下情况之一的低压侧压力容器,应当进行声发射检测或者外表面无损检测抽查
a.使用年限超过设计寿命的；
b液氨成分分析不符合NBT7012《制冷装置用压力容器》要求的；
c.宏观检查有异常情况，检验人员认类有必要的。
3）超声检测
有以下情况之一的,应该采用超声波检测方法进行埋藏缺陷检测，必要时进行开罐检査：
a）宏观检查或表面无损检测发现有缺陷的压力容器,认为需要进行焊缝埋藏缺陷检查；
b）氨液成分分析不符合NB47012《制冷装置用压力容器》要求的高压侧压力容器；
c）按GB18182《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》,需要对声发射源进行复的
d）检验人员认为有必要的。
（4）材料分析
主要受压元件材质不明的,必须查明材质,对于低压侧压力容器,也可以按照Q235A进行强度校核。
（5）强度校核
均匀腐蚀深度超过腐蚀裕量或者检验人员对强度有怀疑时应该进行强度校核。
（6）安全附件检验
（7）耐压试验
（8）安全状况等级评定与检验周期
2.6检验所需的工具与仪器设备
检验用的设备、仪器和测量工具应当在有效的检定或者校准期内。
3检验结果及返修
所有对接焊缝丁字口内表面3个方向各1000mm荧光MT；所有接管（包括水包及其上接管）角焊缝内表面荧光MT。检测结果发现裂纹，是典型的硫化氢应力腐蚀裂纹。对最大裂纹进行金相检验和超声检验，图1为对接焊缝丁字口内表面荧光MT，图2金相检验的裂纹图片，超声检测最深处有1mm左右。
容器内外表面不允许有裂纹，所以检验之后进行了打磨消除，打磨后形成的凹坑在允许范围内，不影响定级，根据压力容器检验结果综合评定该压力容器等级为3级。
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4涉氨压力容器定期检验难点
1）在用压力容器的检验，是对被检对象的内外表面状况、缺陷类型进行的检验，是对容器是否能够满足工程设计和使用要求作出评估，以供使用单位制定维护和更换计划，保证设备的连续、安全运行。为获得设备内、外表面的全面信息，要求在停产条件下进行。
2）在检验时必须要将压力容器内盛装的介质进行置换、中和, 对容器进行消毒和清洗。若将氨溶于水中, 排至经安全、消防、环保部门批准的贮罐或水体, 污水的后继处理是个难题。
3）进行全面检验时, 带保温的低压循环筒、中间冷却器等压力容器的保温层应全部拆除, 需要的人工和物料以及所需要的准备时间将给用户造成一定的经济损失, 并且拆除后的保温层不易恢复, 即使恢复了也不能达到原有的保温效果。
4）受到制冷设备压力容器中的介质和生产特点的限制, 检验时, 只能采取超声波检测和磁粉检测的形式。超声波检测和磁粉检测对内表面产生的应力腐蚀裂纹等缺陷灵敏度较低, 容易漏检。超声波测厚在测定容器时, 要对测点进行选择, 找出容器最薄弱部位, 测定时要将漆层和氧化层清除, 测点保温层的拆除和打磨费时、费力, 且不易找到有代表性的部位。并且, 这些方法都属于对设备的定性评价, 不能够在设备运行时进行实时监测, 对设备局部存在材料腐蚀劣化等情况无法有效探测。
5结束语
因此，按照质检总局特种设备局关于氨制冷装置特种设备专项治理工作的指导意见（质检特函〔2013〕61号）使用单位应制定相应的涉氨压力容器常见故障的应急预案,并根据应急预案进行定期演练，做好记录，提高员工应急处置能力和自我保护能力。另外还要注意：
(1)使用单位应配备专业人员,负责涉氨压力容器的日常巡查与维护保养,确保阀门、法兰连接可靠、密封完好,发现泄漏时,应及时修理或更换。
(2)使用单位停用一年以上的涉氨压力容器,重新启用前,应当按照《压力容器使用管理规则》(TsGR5002-2013)的要求进行定期检验,并向使用登记机关办理相关手续。
(3)涉氨压力容器或压力管道需作报废处理或停用处理时,使用单位应在确保安全的前提下,转移介质,释放内部压力涉氨压力容器需作报废处理或停用处理时，使用单位应在确保安全的前提下，做好转移介质，释放内部压力工作。
综上所述,特种设备在运行过程中,影响安全性和稳定性的因素是多方面的,预防不到位或者处理不当均有可能引发严重的安全事故。为了能够有效预防特种设备失效,并且在事故发生时能够做出有效的应急处置,可有效降低特种设备事故的发生率,保障压力容器的安全运行,真正做到安全生产,维护社会经济的健康安全和可持续发展。
参考文献
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