氧氮氩二氧化碳低温储罐的制作及应用技术 低温储罐的制作及应用技术 低温液体储槽的结构、型式 近几年低温液体市场日益红火，液氧、液氩、液氮，液体二氧化碳，LNG天然气销量大幅增加，所以制氧机副产品这一块创利十分可观，成为钢铁企业非钢产品收入重要部分 。低温液体的生产、贮存、运输离不开绝热保温贮槽，他们被大量的安装、使用。绝热保温贮槽分为真空粉末绝热型和常压粉末绝热型，粉末绝热，利用低热导率的粉末、纤维或泡沫材料来减少热量传入。分两种形式：一种是在大气压下应用普通粉末绝热（堆积绝热），绝热层较厚，并充入干燥氮气维持正压，以防止水分进入和冷凝，最低可时适用于液氮温度以上；另一种真空粉末绝热，即对填装粉末的空间抽真空，减少了气体传热，同时粉末颗粒也削弱辐射传热，使绝热效果更好。真空粉末贮槽为双层圆筒结构、内筒及其配管均用奥氏不锈钢制造，外壳用炭钢制造，夹层充满膨胀珍珠岩（又称珠光砂）同时设置了经过特殊处理的吸附剂，并抽成高真空度（0.5～6Pa），容量为200m3以下。工作压力较高（四车间钢包底吹氩两个储槽工作压力为2.0 Mpa），槽外有气化器，既可使槽内升压便于充车，又可直接送出压力气。按用途可分为固定式和运输式两种，固定式主要用于低温液体的贮存，它安装在低温液体的生产地、使用点或供应站；运输式将低温液体从生产地或供应站运往使用点，常有陆运、水运等形式，他们分别称为槽车、拖车及槽船。常压粉末贮槽为平底双层结构，内胆由不锈钢制造，外壳由碳钢制造，内胆装介质，内胆与外壳间的夹层形成一个保冷空间，内胆外壳均为平底结构，罐顶为球缺形。内胆与外壳底部间用泡沫玻璃砖绝热，夹层用珠光砂绝热，外壳设有旋转盘梯，槽顶有操作平台和安全护栏。容量为200m3以上，国内最大做到2000m3，与国外相比差距甚远。工作压力较低，34KPa∽40Kpa左右，充装靠液体泵或液位差，也可作为氧气调峰供气用，当制氧机短暂停车或氧压低时投用，经泵加压后通过汽化器汽化送入管网。 二、低温液体储槽的点检：贮槽处于工作状态时，存在着泄漏、超压、爆炸等潜在危险，若不及时发现处理发生这些事故前的隐患，就会发展成严重事故。因此制定完善的点检制度并认真执行，对确保贮槽安全运行非常重要。贮槽日常点检主要包括以下内容： 1、阀门、管路是否泄露，壳体是否结霜、出汗。 2、所有阀门是否处于正常启闭状态。 3、仪表（液位计、压力表）工作是否正常，DCS显示参数与现场一次表是否一致。 4、储槽压力是否正常，当压力接近或等于最高压力时，需打开放空阀泄压。 5、液体充满率是否超过95%。 6、对于常压粉末绝热储槽，密封气是否正常。（50mmH2O） 7、液氧储槽附近严禁放置易燃、易爆物品及一切杂物。 8、液氧储槽附近严禁烟火。 9、每周至少化验一次储槽液氧中乙炔和总烃含量，其中乙炔含量不得超过0.1× 10-6(v/v)，超过时必须及时排放液氧进行置换处理。 10、液氧储槽接地是否良好。 11、如果不长期停用，要保证罐内有一定量的液体，以免重新冷却置换罐而用去很长时间。 12、支腿是否损坏，基础是否下沉、倾斜、开裂，紧固螺栓完好情况，罐体有无变形。 13、定期检查储槽的真空度。 三、低温液体储槽的年检：检验内容： 1、原始资料审查 ⑴、对产品的出厂技术文件审查，包括内筒、外筒的材质证书和复验报告，不锈钢焊接工艺评定报告，焊缝探伤报告（含焊接返修部位的探伤报告），水压试验报告，气压（密）试验报告，氦泄露试验报告，蒸发率试验报告和真空度测试报告等资料。⑵、审查贮槽运行记录，询问设备的管理、操作人员。在运行过程中压力有无明显变化。安全阀是否起跳，蒸发量是否变大等。 2、外部检查除按一般压力容器的要求进行外部检查，还应主要检查以下内容：（l）各种阀门开闭是否正常； ⑵、压力表、液位计等安全附件是否按规定进行检验，其使用是否在校验期限内； ⑶、容器、管道和管阀连接处是否有泄露； ⑷、贮槽的外表面（特别是外筒的顶部、底部外表面）是否有“冒汗”、“结霜”； ⑸、支腿的损坏，基础下沉、倾斜、开裂，紧固螺栓的完好情况。 3、壁厚测试在外筒外侧选4～8点进行壁厚测试，确定最小壁厚H；同时从外筒外侧测量外筒的直径D2，根据原始资料审查的记录的内简直径D1，按公式（D2－H－D1）／2＜300mm 4、内窥镜内筒内表面检查检查内筒内表面的腐蚀情况。对可疑部位进行重点检查。 5、表面探伤（MT或PT）对所有外筒接管角焊缝的外表面进行表面探伤，不能做磁粉探伤（MT）的部位进行渗透探伤（PT）。 6、真空度的测试在冷态下，测试的真空度达到16Pa或安全阀起跳频繁、内筒异常升压时，需重新抽真空。 7、气压试验对储槽内筒进行气压试验，试验压力为1.2倍的工作压力。具体步骤按《容规》有关条款进行。对内筒进行气压试验，一方面校核其强度，另一方面检验内筒的密封性能，通过压力表的显示情况来确定内筒是否存在泄漏。以上检验方案是针对在不开盖或是通过对原始资料的审查、外部检验和真空度测试后认为没有必要开盖的情况下制订的。因为这种容器的设计寿命一般为15年，贮存介质对内筒体基本上没有腐蚀，又有要求较高的NDT作保证，在正常使用状况下，设备投入使用5－10年一般不会有较大的问题出现。但是，如果设备在运行过程中发现有影响设备正常运行的重大问题必须开盖的，或若重新抽真空还达不到要求，说明有泄露情况，需要开盖检修的，必须开盖检修。在检验方案中除了上述5项内容外还应增加如下内容： （l）对内筒环、纵焊缝进行超声波探伤（UT）和对内筒环、纵焊缝的内表面进行渗透探伤（PT）。 ①主要针对内筒对接焊缝返修部位和T字焊缝处进行。UT和PT探伤比例按对接焊缝长度20％的比例抽查；当上述探伤仍然查不出问题的原因时，对接焊缝UT和PT的探伤比例增加至100％； ②对母材本身进行20％以上的UT和PT抽查，特别是原始资料的审查后，检验员认为的重点怀疑部位；另外，检验员可根据现场检验的实际情况增加探伤比例。 （2）对外筒的对接焊缝进行20％的超声波探伤（UT），外筒对接焊缝的外表面进行20％的磁粉探伤（MT）；应包括外筒的所有T字焊缝部位和原始资料记录中外筒焊缝存在缺陷的部位。 （3）按前文所述的制造要求进行内筒水压试验，试验压力为1.25倍的设计压力；内筒气密试验，试验压力为设计压力；夹套气压试验，试验压力为0.2MPa，保压4h；氦检漏试验；真空度测试和蒸发率测试。自耗量测定：贮罐技术特性要求：日蒸发率0.5％，这又是一重要指标，日蒸发率过高将降低工作效率，浪费原料，也可判断内筒是否出现泄漏。具体检测方法如下：内胆加人50％以上低温液体，打开放气阀，除压力表问、液位计间开启外，其它阀门关闭，热平衡48h，然后在放气阀管口装上转子流量计，每小时测一次流量，经过数小时，得到稳定气体流量值，并用下式计算日蒸发率 Q％ Q＝Q1/c×t／V×100％≤0.5％式中：Q1—— 稳定气体流量值 m3／h c －－ 准状态下的气液体积比，液氧 c＝ 800 t —— 稳定气体时间； V一一 被测贮罐有效容积 四、低温液体储槽的维修 常见问题分析及处理：储槽夹层真空度的保持，是储槽绝热性能的保证，更是储槽正常运行的根本保证。在储槽投入使用后，常见的问题往往是与真空度保持程度有关的。⑴储槽外面有明显的大面积“冒汗”、“结霜”。可能是由于储槽夹层的管路泄露、珠光砂未填实或其他原因导致夹层真空度破坏而产生的。这需要进行检查修复，或检漏，或补充珠光砂，可重抽真空。⑵、储槽内筒压力异常升高，安全阀起跳。可能是由于以下三种原因产生的：a.储槽夹层真空度被破坏；b.内筒增压阀失灵，需要对增压阀进行修理或更换；c.接口下部泄露泄露部位处在不锈钢与碳钢外壳焊接处，或铜管与不锈钢内筒连接处，即异种焊接接头处，主要是在异种焊接接头处形成电化学腐蚀。（3）蒸发量变大，真空度变小。可能是珠光砂放气的缘故。珠光砂在填充时有一定的粒度、温度要求的。当珠光砂的粒度、温度不适当时，运行一段时间后，珠光砂就会释放水蒸气，使真空度降低，蒸发量变大。 （4）贮槽外筒顶部“冒汗”。可能是由于珠光砂聚集在下部造成的。由于投入使用一段时间后，珠光砂下沉，在容器顶部形成空间，局部的绝热效果明显下降，导致容器跑冷。在这种情况下，如果蒸发量很大，可以将夹套外筒顶部挖开，补加珠光砂。真空贮槽修复技术（补加珠光砂、试压、抽真空）介绍： 1、首先选一台可靠的高性能真空泵很关键，我们选用的是2X--70型二级旋片式真空泵，抽速70升/秒，可获得真空度10-3托（0.133Pa)，使用效果不错，为了缩短抽气时间，可选用串联泵，即再增加一个罗茨后级泵。 2、真空度测量的准确性是抽真空能否成功的关键。一般真空贮槽上都随机安装有真空规管，用热偶真空计可随时直接测量真空度，但因真空规管极易受污染，造成测量值误差很大，曾用热偶真空计测量多台真空贮槽，大部分测量值偏差很大，已没有参考价值，笔者推荐选用便携式旋转表氏真空仪，它是根据玻意耳-马洛特理想气体恒温压缩定律设计造成的，因此它的标度是根据仪器计算即得，测量读数具有“绝度精确”意义，使用方便、灵活、测量幅度大。 3、根据贮槽抽真空接口型式，做好相匹配连接装置，真空阀式比较简单，直接法兰连接，然后开关阀即可；堵板式比较复杂，需做一套复杂的连接装置；包括哈夫、带螺丝头的推拉杆，内衬密封垫，保证不泄漏。 4、抽真空步骤：⑴、连接好抽真空度接头，用接有压力表的连接管缓慢充入低压干燥氮气（出制氧机装置氮气最好），待夹层压力为大气压时，停止充气。⑵、打开防爆膜，检查夹层珠光砂充装情况，若珠光砂下陷较严重，应补充，充填的基本要求是均匀与充实，这样才能保证绝热效果。⑶、防爆膜定做一个盲板卡紧，夹层充压至0.2MPa，做气密性试验，12小时不泄漏为合格。⑷、夹层珠光砂进行干燥处理（因为珠光砂是一种吸湿性很强的材料）：从抽真空接口处通入干燥无水的氮气或空气，防爆膜处流出。⑸、充入干燥氮气或CO2气置换，这是因为绝热材料中吸附了大量的不凝性气体（如H2等），这些气体在真空下又不断地释放出来，从而使绝热空间的真空度下降，绝热性能下降，采用CO2或N2可将这些气体置换出来，主要是开始抽真空时处于粘滞流态下的CO2或N2分子极易以碰撞的方式将不凝气体席卷出来。⑹、连接好真空泵，即可启动抽真空，同时内胆加温，这是因为绝热材料大多为多孔介质，吸气性强，而且抽气阻力大，为此采用加热出气是绝热体抽真空的重要一环。加温干燥还能使绝热材料中的湿度减小，而绝热材料中所吸附的水分是很难抽出的，因此加热去气是加快抽气的重要工艺。当真空度为0.5～6Pa时，即可停泵抽真空结束。 5、抽真空时，需注意以下几方面：⑴、连接处连接要严密，抹好真空脂，不得有丝毫泄漏。（真空脂对严密性的保证很重要）。⑵、真空泵要连续运转，不得间断，若中间因事故、停电等原因停泵，要马上与贮槽真空层断开，否则真空泵油将倒流入夹层，造成污染事故。⑶、真空泵运行时，要注意冷却水是否中断，泵油升温不超过40℃。⑷、天冷 时抽真空应移在室内进行，否则因室外温度太低，影响抽真空效果。⑸、要注意真空泵的维护、保养。真空泵经常保持清洁，泵上不得放置其它物件。另外每抽一次要换一次油，（用1#真空泵油） 这是因为抽真空运行时，夹层的珠光砂细沫极易被 抽入真空泵气缸内，若不及时换油清洗，下次抽真空将会影响真空度，换油最好在油温升高后进行，注意加油量，油多了，会引起启动困难，返油、喷油等不良现象，少了则影响真空度。⑹、使用麦氏真空计时，需缓慢旋转到直立状，测量完毕，必需立即恢复原来的横卧状态。⑺、要防止真空度下降，贮槽在安装运输时严禁碰撞摔打，并特别注意外筒防爆装置和真空阀不得碰撞。⑻、若气密性试验不合格，则应先处理好漏点后再抽真空