氨制冷压力管道安全监督管理要点探析

氨制冷压力管道安全监督管理要点探析 贾强， 蒋红辉 。 路程 。 李伟 ， 陈玉平， 杨荣和 。 梁旭 ， 崔晔辉 ( 北京市丰台区特种设备检测所 ， 北京1 0 0 1 6 1 ) 摘要： 针对氨制冷压力管道的设计、 安装( 含现场制作) 、 使用、 检验、 维修和改造等环节安全监督 管理中存在的实际问题， 提出了相应的监督管理要求和对氨制冷压力管道实施专项监管的建议； 探 讨了应用红外热成像技术和数字x射线实时成像技术， 对带保温氨制冷压力管道实施不停机全面 检验 的方法。 关键词： 氨制冷 ； 压力管道 ； 不停机全面检验 ； 红外热成像 ； x射线实时成像 中图分类号： T Q 1 1 3 2 5 ； T Q O 5 5 8 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 1 4 8 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 6 0 0 4 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 4 8 3 7 2 0 1 1 0 8 0 1 2 S t u d y o n S a f e t y S u p e r v i s i o n a n d M a n a g e me n t Co n t r o l Po i n t s o f Ammo n i a Re f r i g e r a t i o n P i p i n g J I A Qi a n g ， J I A NG Ho n g h u i ， L U C h e n g， L I We i ， C HE N Y up i n g ， YANG Ro n gh e ， LI ANG Xu， CUI Yeh u i ( F e n g t a i S p e c i M E q u i p m e n t I n s p e c t i o n a n d T e s t i n g I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 1 6 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： A c c o r d i n g t o t h e a c t u a l p r o b l e m s e x i s t i n g i n d e s i g n ，i n s t a l l a t i o n( i n c l u d i n g o ns i t e p r o d u c t i o n ) ， u s e ， i n s p e c t i o n ，m a i n t e n a n c e a n d r e c o n s t r u c t i o n o f n a t i v e a m mo n i a r e f r i g e r a t i o n p r e s s u r e p i p i n g s o me s u g g e s t i o n s o n t h e s a f e t y s u p e r v i s i o n a n d ma n a g e me n t c o n t r o l o f t h e a mmo n i a r e f r i g e r a t i o n p i p i n g we r e p u t f o r wa r d A t e s t i n g me t h o d wa s d i s c u s s e d，o f w h i c h t h e i n f r a r e d t h e r ma l i ma g i n g t e c h n o l o g y a n d d i g i t al X 。 r a y r e a l 。 t i me i ma g i n g t e c h n o l o g y h a d b e e n a p p l i e d t o n o n s t o p c o mp r e h e n s i v e i n s p e c t i o n o f t h e a mmo n i a r e f r i g e r a t i o n p r e s s u r e p i p i n g wi t h i n s u l a t i n g l a y e r Ke y wo r ds： am mo ni a r e f r i g e r a t i o n； p r e s s u r e p i p i n g； n o ns t o p c o mp r e h e n s i v e i n s p e c t i o n； i nfr a r e d t h e r ma l i ma g i n g； X r a y r e a lt i me i ma g i n g 0 引言 目前， 我国冷库氨制冷系统压力管道在设计、 安装时有一些先天性的缺陷， 形成 了安全隐患。 近年来， 制冷管道的事故也时有发生， 制冷系统管 6 0 基金项目： 国家质检总局科技计划项目( 2 0 0 9 Q K 0 3 7 ) 道开裂 、 阀门损坏 、 安全装置失灵等事故均有增加 的趋势， 这些事故不仅给企业造成相当大的经济 损失、 对人身安全造成侵害， 而且因为涉及公共 安全而引起全社会 的密切关注。 各国对于氨制冷系统压力管道的安全都十分 重视 ， 并 开展了一些相关研究 。 美 国机械 工程 师 第 2 8 卷第 8期 压 力 容 器 总第 2 2 5期 协会制定了A S M E B 3 1 5 制冷管道 标准， 美国 化学工程 师学会 ( A I C HE) 会议论 文报 道 了关 于 氨制冷压力 管道 的一些 检测方 法。我 国也制 定 了一 些制 冷方 面 的标准 ， 如 G B 5 0 0 7 2 -2 0 1 0 冷库设计规范 等； 浙江省台州市开展了冷库氨 制冷压力管道的全面检验工作。从文献查新结果 来看， 目前各国对氨制冷压力管道的研究， 都只是 涉及到了制造 、 设计、 安装、 使用、 检验、 维修等部 分环节 ， 还没有对氨制冷系统压力管道监督管理 进行综合研究 的报道 ， 氨制冷系统压力管道 的全 面检验也还 没有一个切实 可行的检验方 法。因 此， 从整体上开展对氨制冷系统压力管道各个安 全监管环节的综合研究， 对于保障氨制冷压力管 道的安全运行、 保护人民生命和国家财产安全具 有重要 的意义 。 1 氨制冷压力管道安全监督管理相关要点分析 1 1 氨制冷压力管道的设计 目前各个设计院对氨制冷压力管道的设计规 范不统一。氨制冷压力管道设计依据的两个主要 标准是： G B 5 0 0 7 2 -2 0 1 0 冷库设计规范 ( 以下 简称 G B 5 0 0 7 2 ) 和 G B 5 0 3 1 6 -2 0 0 0 ( 工业金属管 道设计规范 ( 以下简称 G B 5 0 3 1 6 ) ， 而依据这两 个标准设计出来的同一条管道， 在材料选用和无 损检测比例上存在巨大差异。 ( 1 ) 材料选用 G B 5 o 0 7 2规定 ， 氨为介质的管道可以采用 1 0 号、 2 0号碳素钢钢管( G B T 8 1 6 3 ) 。而 G B 5 0 3 1 6 则规定， 随着使用温度的不同， 需要采用不同材料 的钢管 ， 如 ： 1 0号、 2 0号 、 1 6 Mn 、 0 9 M n D无缝钢管 在正火状态的使用温度下限分别为 一 2 9 ， 一 2 0 ， 一 4 0，一5 0 。 ( 2 ) 无损检测比例 由于 G B 5 0 0 7 2和 G B 5 0 3 1 6对设计温度定义 的不同， 导致了氨制冷压力管道安装监检中对接 焊缝无损 检测 比例 的不 同： 对 于蒸发 温度低 于 一 2 9 c I= 的同一条氨制冷压力管道， 若依据 G B 5 0 0 7 2设计 ， 只需要对焊缝进行比例不低于 5 的 抽样射线检测， 而依据 G B 5 0 3 1 6设计， 则需要进 行 1 0 0 射线检测。 因此， 氨制冷压力管道设计规范必须统一， 其 工程设计应当符合 压力管道安全技术监察规 程工业管道 以及 G B T 2 0 8 0 1 压力管道规 范工业管道 的要求 ( 包括使用单位规定的附 加要求 ) 。 压力管道安 全技 术监察规程工 业管道 是工业管道的基本安全要求， 其他规定 ( 如技术标准、 企业内部规定等) 不得低于该规程 的要求。规范统一了就解决了氨制冷压力管道材 料选用、 无损检测比例、 耐压试验等方面存在的问 题 。 1 2 氨制冷压力管道的安装 保证安装质量是氨制冷压力管道安全运行的 重要因素之一。但许多企业的安装施工质量保证 体系形同虚设， 许多工程在焊接质量、 材料使用等 方面存在问题， 如： 不按作业指导书施焊， 未焊透、 未熔合等缺陷大量存在； 随意更改设计， 不按图施 工； 对容器上的接管随意进行改动； 使用未取得压 力管道元件制造资格制造单位生产的压力管道元 件等。安装中存在的比较突出的问题如下： ( 1 ) 安装位置问题 目前城市的快速发展使得许多冷库都处于城 区， 冷库 中的氨一旦泄漏 ， 会对周边人群造成很大 的不利影响。所以， 冷库的选址尤为重要。G B 5 0 0 7 2对于冷库库址的规划 、 审批 、 冷库与居住 区 的安全距离都做出了规定。冷库选址要坚持远离 居民区和主要交通要道的原则 ， 从公共安全 的角 度考虑， 应在氨制冷压力管道安装前， 审查其安装 工程 的相关审批文件。 ( 2 ) 安装时不做耐压试验只做气密试验 目前 ， 氨制冷压力管道的安装执行 S B J 1 2 2 o o o ( 氨制冷系统安装工程施工及验收规范 。 但该规范中对管道没有耐压试验要求， 只要求做 气密性试验， 并且气密试验压力低于管道设计压 力； 对于焊缝也无 1 0 0 射线照相检测和表面无 损检测要求。管道未经耐压试验或 1 0 0 无损检 测 ， 其安全性就难 以保证 。所 以在安装过程中相 关单位应严 格按 照 压力 管道安 全技术监 察规 程工业管道 以及 G B T 2 0 8 0 1 的要求， 对氨 制冷压力管道进行耐压试验、 泄漏试验和无损检 测， 并按照 S B J 1 2 _2 0 0 0的要求， 对氨制冷压力 管道系统进行抽真空试验、 系统充氨试验。 ( 3 ) 保冷施工质量控制不到位 管道保冷层的施工质量是保证管道防腐的关 键。如果管道保冷层破损或施工质量不好， 就会 造成保冷层结冰或水汽渗入， 对管道外壁造成严 61 氨制冷压力管道安全监督管理要点探析 V o l 2 8 N 0 8 2 0 1 l 重腐蚀。对于管道 的保冷 ， 有 的设计图只给出保 冷的设计依据， 没有施工技术要求标准和施工质 量的检验标准。保冷施工中， 安装单位也没有按 照相应的标准进行施工。通过用红外热像仪对几 个冷库的氨制冷压力管道进行检测 ， 发现有的管 道保冷层施工质量低劣， 整条管道保冷层拼缝存 在跑冷 ， 如 图 1所示。图 2示 出正在拆除的某冷 冻厂氨制冷压力管道。可以看出 ， 该管道采用 的 是聚氨酯发泡保冷 ， 相同的保冷工艺 ， 施工质量不 同导致管道腐蚀情况也明显不同： 图中有的管子 防锈漆还没有掉， 有的管子已经腐蚀得很严重。 图 1 氨制冷压力管道红外热成像图 行 ， 进行全 面检验时， 整套系统必须停车 、 清空介 质、 拆除部分保温 ， 检验时间长， 经济损失大。如 果不停机， 拆除管道保温， 管道就会结霜， 加上氨 液对射线具有吸收和散射作用， 测厚和射线检测 都有相当大的难度。氨制冷压力管道长周期连续 运行， 却无法实施全面检验， 发生氨泄漏的危险性 不言而喻 。目前 ， 许多检测单位 只是对能够停机 的管道或管道系统 中高压部分 的管道进行检测 ， 而对于不能停机的带保温管道的全面检验， 国内 外还未见行之有效 的方法。 针对这个问题 ， 进行 了以下试验研究 ： ( 1 ) 液氨对射线吸收情况的测定试验。通过 试验 ， 得出了 X射线检测中液氨厚度相 当于钢板 厚度的比值关系 ， 为不排氨对压力管道进行 x射 线检测参数的选取提供了依据。 ( 2 ) 氨制冷压力管道跑冷情况的红外热成像 检测。利用红外热成像对管道跑冷进行检测， 如 图I 所示， 以确定管道腐蚀的检验重点部位。 ( 3 ) 用 x射线实时成像技术对不拆保温的液 氨管道的焊缝缺陷和腐蚀进行检测。图3 示出不 拆保温 、 不排氨管道的 x射线实时成像图。 图2 同保冷工艺管道腐蚀对比 图 3 不拆保温、 不排氨管道的x射线实时成像图 因此 ， 氨制冷压力管道安装工程应加 强保冷 环节的重视程度。保冷 的设计 、 计算 、 选材 、 施工 技术要求、 工程质量的检验和评定等， 可以按照 G B T 4 2 7 2 设备及管道绝热技术通则 、 G B T 8 1 7 5 ( 设备及管道绝热设计导则 等有关标准的 规定进行 。 1 3 氨制冷压力管道的全面检验 目 前 ， 我国氨制冷压力管道全面检验开展的 不多。主要是由于氨制冷压力管道长周期连续运 62 通过以上研究 ， 初步形成 了用红外热成像和 x射线实时成像技术相结合， 对带保温氨制冷压 力管道实施不停机全面检验的方法， 即用红外热 成像对管道跑冷情况进行检测， 确定腐蚀的检验 重点部位， 然后用 x射线实时成像技术对不拆保 温的液氨管道的焊缝和腐蚀情况进行检测。该方 法基本上能够解决不拆保温、 不停机对氨制冷压 力管道实施全面检验的难题。 1 4 氨制冷压力管道的使 用管理 第 2 8卷第 8期 压 力 容 器 总第 2 2 5期 氨制冷压力管道使用管理中存在一些普遍问 题 ， 亟待引起重视并加以规范。 ( 1 ) 作业人员普遍无证上岗 应该通过具有针对性的培训 ， 来提高氨制冷 压力管道作业人员的持证率和操作技能， 使其掌 握必要的压力管道作业安全知识、 具备一定的应 急处理能力、 能够正确使用防护用品， 从而减少或 避免事故的发生 。 ( 2 ) 事故应急预案和应急演练不到位 为了积极应对可能发生的安全事故， 使突发 事件达到可控状态， 使用单位应加强对应急演练 的重视程度， 并根据本单位情况组织进行危险源 的辨识、 确定与风险评价， 策划对风险的控制措 施 ， 制定切实可行的应急救援预案 ， 建立相应的应 急救援组织机构， 配置救援装备和防护器材并进 行 日常维护 、 检修 ， 组织氨制冷系统作业人员定期 进行氨泄漏事故的应急演练 。 ( 3 ) 存在低参数设计、 高参数运行的现象 特种设备监察部门应加强对氨制冷压力管道 运行情况的监督检查。为明确设计委托方的责 任 、 规范设计条件的提出， 建议相关法规对压力管 道的设计委托提出要求。 1 5 氨制冷压力管道 的改造、 维修 压力管道安全技术监察规程工业管 道 只对 G C 1 级和改造长度大于5 0 0 I ll 的压力管 道的维修、 改造提出了监督检验的要求， 而对其他 管道未作规定。从 目前来看， 压力管道的维修、 改 造不实施监督检验 ， 其施 工质量难 以保证。据调 查 ， 一些小型冷库的安装、 改造中还在使用废旧管 道材料。废旧设备的拆除、 分类和销售已经专业 化 ， 有些地方存在不同规模的二手制冷设备市场。 因此 ， 建议在相关法规中 ， 对氨制冷系统 中一些压 力管道( 如带保温的压力管道) 的改造和重大维 修提出监督检验的要求。 2 氨制冷压力管道安全监督管理的建议 ( 1 ) 尽快 完善氨制冷压力管道相关法 规、 标 准体系， 对氨制冷压力管道实施专项监管。 近年来我 国陆续 出台了一系列压力 管道 法 规、 标准， 压力管道管理水平已大幅度提高， 但我 国压力管道法规 、 标准体 系的建设还有待进一步 完善， 尤其是对于制冷类等特殊行业的压力管道 的监督管理 ， 还需要进一步细化。从全国冷冻 、 冷 藏行业来看， 目 前还没有一份可供全行业共同执 行的氨制冷压力管道技术规范。因此当务之急是 在广泛调研的基础上 ， 结合氨制冷压力管道 的特 点 ， 尽 快 编 写 出 压 力 管 道 安 全 技 术 监 察 规 程工业管道 氨制冷压力管道分篇， 对氨制 冷压力管道监管的七个环节做出明确规定。这对 于统一规范、 提高安装质