真空粉末绝热压力容器真空度丢失案例浅析

随着我国经济的高速发展，低温压力容器被越来越多地使用到各行各业中，为社会创造出不可估量的价值。低温压力容器按照绝热方式大致可以分为真空绝热、粉末绝热、多层绝热，而在实际应用中又会将这3种绝热方式加以整合，其中以真空粉末绝热应用最为广泛。

日常检验工作中，所接触的液氧、液氮、液氩、液化天然气等液化气体贮罐大多为真空粉末绝热压力容器，其保证低日蒸发率的重要前提是把夹套真空度控制在标准规定的范围内。倘若设备夹套的真空度丢失：轻则导致设备的绝热性能下降，液化气体大量汽化，设备内筒压力增高，安全阀频繁起跳泄压，贮罐内介质被排放浪费，造成不必要的经济损失；重则引起设备爆炸事故，威胁人民群众的生命和财产安全。

对于真空粉末绝热压力容器的定期检验而言，由于设备本体结构的特殊性，外部夹套并不承受内压，而承受内压的内筒又无法进行常规的检验项目，故保证设备安全稳定运行的夹套真空度就成了真空粉末绝热压力容器检验的重中之重。本研究就检验工作中遇到的一起真空粉末绝热压力容器夹套真空度丢失的案例作一些简要的介绍分析。

1 设备情况简介

案例设备是一台盛装液态二氧化碳的低温液体贮罐，由江苏省特种设备安全监督检验研究院进行定期检验。该低温液体贮罐的结构如图1所示，设备的具体性能参数详表1。

图1 二氧化碳低温液体贮罐简图

表1 二氧化碳低温液体贮罐性能参数

设备检验时首先需要对设备的铭牌及产品质量证明书等资料进行一一核对，然后进行常规的宏观目视检查。检查发现该设备并无冒汗、结霜或者夹套变形等异常现象，设备的支座安装与固定也并无问题。随后即对设备的安全附件进行了查看，内筒的安全阀整定压力低于设备内筒的设计压力，符合标准规范要求并且安全阀与仪表等均在校验有效期内。通过超声波测厚仪对设备夹套壁厚进行测量，发现夹套壁厚略有减薄，但是还在设计图纸要求的腐蚀裕度范围内，故不影响设备安全状况等级的判定。同时设备夹套接管角焊缝的无损检测也均无异常。最后按照TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求（对于真空绝热压力容器，设备夹套上装有真空测试装置的，需检验夹套的真空度），用真空度测试仪对设备夹套的真空度进行了测量，结果为133 Pa，远远超过TSG 21—2016的要求（由表2所示）。

表2 固定式真空绝热压力容器真空度及日蒸发率指标

2 设备真空度丢失原因分析

通过上述分析可以得知，对于真空粉末绝热压力容器来说，设备夹套的真空度丢失属于非常严重的设备安全隐患，检验人员必须协助使用单位尽快找到原因并排除安全隐患。根据设备现场的检验情况，液态二氧化碳低温贮罐的夹套外表面并无冒汗、结霜或者变形等异常现象，并且设备的夹套与内筒压力均无异常急剧升高的情况，故暂且排除因设备内筒破损造成贮藏的液化气体泄露，在设备夹套空间吸热汽化导致夹套内部压力升高，从而丢失真空度的可能性。这样一来，贮罐夹套破损致使夹套真空度丢失便成了可能性最大的原因。

基于以上分析结果，需要对设备夹套的外表面进一步进行细致的宏观检查，同时也需要对进出夹套的所有接管及其与夹套连接的角焊缝进行宏观检查和百分百的无损检测，但是检查均未发现异常。几种导致真空粉末绝热压力容器夹套真空度丢失的原因均被一一验证，却未发现导致这一现象的真正原因。对隔壁一台液氧贮罐的夹套真空度进行了测量，结果符合标准规范要求，这样也排除了真空度测试仪有问题的可能。后续通过与现场设备管理员的沟通交流得知，这台设备隔壁的一台液氧贮罐之前也出现过夹套真空度丢失的情况，使用单位便通知设备厂家到现场对设备进行重新抽真空但始终达不到标准要求的数值，通过多次检查才发现是真空阀处的裂纹导致了这一现象。在得知这一情况后，随即对二氧化碳低温液体贮罐的真空阀阀体进行了渗透检测，不出意外地发现一条长约6 mm的裂纹。于是当场开具了特种设备检验工作意见通知书，要求使用单位在设备真空度达标前停止使用，并在规定时间内解决设备问题，排除安全隐患。

在使用单位更换设备真空阀并重新对设备夹套抽真空后，检测人员做了几次回访工作，几次重新测量的设备夹套真空度数值均达到TSG 21—2016的要求，这说明此前该设备的夹套真空度丢失确实是由真空阀阀体裂纹导致的，并且这一问题在更换设备真空阀、重新对夹套抽真空后彻底解决。至此，这起真空粉末绝热压力容器夹套真空度丢失的事件就告一段落。

3 案例的引申与思考

通过上述案例可以知道，真空粉末绝热压力容器的定期检验十分依赖设备夹套真空度这一参数，而且这一参数无法借助仪器设备通过直接的宏观检查得到，所以对于特种设备检验人员来说，合理正确地选用与真空度获取息息相关的真空度测试仪和真空规管尤为重要。下面以日常检验工作中常用型号的真空度测试仪和真空规管来举例说明。

真空规管是测量真空度的传感器，其测量出来的信号传输到真空度测试仪上，经过放大处理就可以显示出被测环境的真空度。日常检验工作中使用的真空规管大致分为三类：电阻规管，如52系列；热偶规管，如 ZJ-51、ZJ-54、DV4、DV6 等；热堆规管，如DP-8。以其中热偶规管的4个常见型号为例，它们所能测量的量程与设定的电流都有或多或少的差异（见表3）。所以，在使用时并不是简单地将真空度测试仪和真空规管与设备真空阀连接就能得到准确的参数，还需要检验人员根据设备状况合理地选择测量仪器并且设定正确的参数。

表3 常用热偶规管性能参数

需要定期送往计量机构校验的真空度测试仪更是如此。在平时的检验工作中，只要使用的检测仪器在检验有效期内，使用人员往往不会特别注意仪器设备的校准证书；但是对于真空度测试仪这样的设备来说，要想测量到真实准确的真空度，就必须理解校准证书中各项参数的含义。

首先需要知道的是，一台真空度测试仪所能匹配的真空规管型号并不是单一的，在校准证书中，计量校验机构会明确标注出此次校准了哪几个型号的真空规管以及它们对应的量程、电流和精度，所以在检验工作中使用的真空规管的型号必须在真空度测试仪的校准证书内，同时量程也符合该次检验的需求，仪器的电流设定也要与校准证书相对应，这样才能得到足够准确的数据。

4 结语

设备夹套真空度作为真空粉末绝热压力容器定期检验的项目之一，对于检验工作来说有着十分重要的意义。作为特种设备检验人员，更要加深对设备夹套真空度的理解，不单单要知道如何测量真空度，还要知道测量所得参数背后的含义和导致异常参数的原因及排除方法。特种设备检验工作关系到广大人民群众的人身和财产安全，身为特种设备检验人员，需要更加细心、更加负责地对待每一台特种设备的检验，尤其要注重与现场设备管理人员的沟通（因为对设备情况最熟悉的就是他们，在沟通中能发现低头干活发现不了的问题）。只有这样，才能做好特种设备的检验工作，切实维护好特种设备的安全和人民群众的利益。