低溫容器結(jié)構(gòu)與檢測(cè)

低溫容器檢測(cè)國(guó)家低溫容器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心1低溫容器結(jié)構(gòu)1.1常壓容器1.1.1杜瓦瓶原是一種最簡(jiǎn)單的小型低溫容器。最早的杜瓦瓶是爵士發(fā)明的。1892年，蘇格蘭物理學(xué)家和化學(xué)家詹姆斯-杜瓦將玻璃制一個(gè)雙層玻璃容器，兩層玻璃壁上鍍銀，以防止輻射散熱。對(duì)兩層壁之間抽真空，以防止對(duì)流和傳導(dǎo)散熱。在這樣的玻璃瓶里盛裝的液體（見圖1），可保持溫度不易發(fā)生變化。當(dāng)盛裝低溫液體（液氮）時(shí)，可以保持較長(zhǎng)的一段時(shí)間，形成了最早的低溫容器。以發(fā)明人杜瓦來(lái)命名，稱之為杜瓦瓶（Dewarflask），以后泛指中小型低溫容器。a玻璃杜瓦瓶a.簡(jiǎn)易型玻璃杜瓦瓶b.玻璃纖維型杜瓦瓶1-不銹鋼外殼；2-軟焊接頭；3-旋制的銅外球；4-旋制的黃銅加固件；5-黃銅的防塵蓋；6-旋制的銅內(nèi)球；7-高真空；8-吸收的試劑；9-旋制的銅質(zhì)試劑貯存器c.不銹鋼杜瓦瓶d.鋁合金杜瓦圖1杜瓦瓶1.1.2液氮生物容器液氮生物容器(液氮罐)是以液氮（-196度）為致冷劑的常壓低溫容器，主要用于對(duì)動(dòng)物冷凍精液及疫苗、細(xì)胞、微生物等長(zhǎng)期超低溫貯存和運(yùn)輸，也可用于血槳、皮膚、內(nèi)臟以及疫苗、微生物等的貯藏。也大量用于冷裝配、冷處理、低溫試驗(yàn)、金屬的物理特性研究、空間技術(shù)和電子工業(yè)等方面，目前廣泛應(yīng)用于畜牧、醫(yī)療、國(guó)防、科研、機(jī)械、醫(yī)療、電子、冶金、能源等部門。a.產(chǎn)品主要特點(diǎn)：（1）采用高強(qiáng)度鋁合金制造，產(chǎn)品質(zhì)量輕。（2）可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈?zhǔn)教岚?，易于攜帶。（3）可按用戶需求，另配可鎖扣的防護(hù)蓋，以保護(hù)容器內(nèi)貯存的樣本的安全（限Φ30、Φ50和Φ80口徑的容器）。（4）品種規(guī)格多，可從0.5升到（5）可編號(hào)的提筒，方便辨認(rèn)和獨(dú)立存取貯存的樣本。（6）高真空多層絕熱設(shè)計(jì)，提供不低于五年的真空質(zhì)量保證。（7）容器采用高真空、多層絕熱結(jié)構(gòu)形式，真空腔內(nèi)安裝了吸附劑，可長(zhǎng)期維持其真空度。（8）容器蓋由帽蓋和芯塞組成，芯塞由絕熱性能良好的硬質(zhì)泡沫塑料制成，具有降低液氮蒸發(fā)量和固定提筒的雙作用。（9）提筒用不銹鋼制成。提筒的提桿和桿筒組件之間用玻璃纖維增強(qiáng)塑料細(xì)管連接，提高了絕熱性能。容器的上部裝有定位環(huán)，提筒通過定位環(huán)上的槽和內(nèi)膽底部的凸座及芯塞固定，工作狀態(tài)穩(wěn)定，可以安全的搬運(yùn)和長(zhǎng)途運(yùn)輸。b.容器的使用（1）一般只用于盛裝液氮，不允許盛裝其它液體。（2）使用前檢查容器內(nèi)部是否清潔干燥，外部有無(wú)凹陷及其它嚴(yán)重碰傷。（3）充氮要領(lǐng)：①充氮前要用少量液氮預(yù)冷；②充氮時(shí)要讓容器內(nèi)已蒸發(fā)的氮?dú)忭樌懦觯虎鄢涮畈灰^量，不要使頸管浸在液氮里；（4）液氮補(bǔ)充，用于長(zhǎng)期貯存時(shí)，則需要定期補(bǔ)充液氮。補(bǔ)充的時(shí)機(jī)一般應(yīng)選在液氮?dú)堄嗔繛榭側(cè)萘康娜种粫r(shí)為宜。補(bǔ)充時(shí)提筒可不必取出。（5）取放提筒要輕、穩(wěn)、迅速；不要帶入雜質(zhì)；同時(shí)盡量避免提筒與頸管的磨擦。（6）避免傾倒；運(yùn)輸和使用中避免過度沖擊、振動(dòng)與碰撞。（7）嚴(yán)禁在容器蓋上放置物體和密封頸口。c.液氮的安全防護(hù)（1）液氮是超低溫液體操作者必須遵守操作要領(lǐng)，注意勞動(dòng)保護(hù)，嚴(yán)防凍傷。（2）充氮和存放容器的地方要通風(fēng)良好，避免由于大量液氮的蒸發(fā)而引起的窒息事故。d.容器的維護(hù)(1)不可用硬物清洗頸管上的冰霜，以免損傷頸管，造成容器性能下降。清洗冰霜可按下條規(guī)定方法處理。（2）容器長(zhǎng)期使用時(shí)，須清除內(nèi)部積累的水分和其它雜質(zhì)。清洗時(shí)先取出提筒和液氮，自然升溫到0℃以上，然后以中性洗滌劑清洗內(nèi)部，再用清水沖刷干凈，最后干燥。可以自然干燥，也可以內(nèi)部加溫，溫度不宜超過50e.液氮生物容器的種類液氮生物容器如圖2（1）貯存型液氮生物容器貯存型液氮生物容器可以較長(zhǎng)期的在低溫下貯存物品。圖2a.貯存型氮生物容器（2）運(yùn)輸型液液氮生物容器貯存型液氮生物容器真空夾層內(nèi)部增加了支承結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了耐運(yùn)輸性能。在低溫下貯存物品的同時(shí)可以運(yùn)輸。圖2b.運(yùn)輸型氮生物容器（3）大口徑液氮容器圖2cYN-35型大口徑生物容器1-瓶蓋；2-提把；3-手把；4-絕熱塞；5-抽空嘴；6-頸管；7-多層絕熱；8-提筒；9-外殼；10-內(nèi)膽。圖2d.不銹鋼大口徑運(yùn)輸型1.2自增壓容器1.2.1自增壓液氮容器自增壓式液氮容器的主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)是：由不銹鋼制作的雙層壁容器，采用高真空多層絕熱或多屏絕熱方式，通常配置有：壓力表、進(jìn)、排液閥，能自動(dòng)增壓向其它容器轉(zhuǎn)注液氮。排氣閥、液面計(jì)、增壓閥、安全閥、爆破膜、揉性輸液管、汽化管等部件。底部裝有腳輪，移動(dòng)方便。a.種類，有立式、臥式、便攜式等如圖3所示圖3a立式圖3b臥式圖3c便攜式b.結(jié)構(gòu)自增壓液氮容器的結(jié)構(gòu)如圖4所示圖4自增壓液氮容器結(jié)構(gòu)自增壓液氮容器主要是用來(lái)運(yùn)輸貯存液氮的，不適用于裝運(yùn)液氧或液化天然氣。1.2.2低溫絕熱氣瓶用于金屬焊接加工的裝運(yùn)氧或氬的液氧、液氬低溫容器稱低溫絕熱氣瓶、焊接絕熱氣瓶、低溫氣瓶或絕熱氣瓶。結(jié)構(gòu)見下圖。圖5.低溫絕熱氣瓶結(jié)構(gòu)圖1.2.3近年來(lái)，隨著液化天然氣的開發(fā)利用，原來(lái)用壓縮天然氣作為汽車燃?xì)鈩?dòng)力的高壓氣瓶不斷被液化天然氣氣瓶代替。采用液化天然氣氣瓶有著效率高、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，成為城市綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，受到越來(lái)越多的重視和發(fā)展。其絕熱結(jié)構(gòu)和低溫氣瓶相同，機(jī)械構(gòu)造多采用臥式、內(nèi)膽設(shè)置有液體緩沖板，降低運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的液體慣性力。面板裝有液位計(jì)，可方便的觀察液體剩余量。結(jié)構(gòu)原理圖見圖6。圖6.車載液化天然氣氣瓶結(jié)構(gòu)原理圖1.3低溫液體貯槽1.3.1大型常壓粉末絕熱液體貯槽a.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介一般把容量≥300m37貯槽一般為常壓平底雙層金屬罐，內(nèi)膽由不銹鋼制造，外殼由Q235-A制造，內(nèi)膽裝介質(zhì)，內(nèi)膽與外殼間的夾層形成一個(gè)保溫空間，內(nèi)膽外殼均為平底結(jié)構(gòu)，罐頂為球缺形。內(nèi)膽與外殼底部間用泡沫玻璃磚絕熱，夾層用珠光砂絕熱，同時(shí)充干氮?dú)狻＝^熱層厚度底部一般在1000mm左右，側(cè)面和頂部在1000mm以上。外殼設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤梯，槽頂有操作平臺(tái)和安全護(hù)欄。如圖7所示。7大型常壓粉末絕熱液體貯槽采用的是普通堆積絕熱，就是在低溫容器外表面包裹以絕熱的材料，如同穿上棉被一樣，常用的堆積絕熱材料有固體泡沫型、粉末型及纖維型等。例如像礦渣棉、玻璃棉、陶瓷纖維；聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫材料、泡沫橡膠、泡沫玻璃等，碳酸鎂粉末、硅藻土、膨脹蛭石、膨脹燭光砂、氣凝膠等。這些材料在大氣下使用的，低溫容器采用單層結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單方便，但漏熱較率大，通常在低溫液體溫度不太低的、貯存時(shí)間不太長(zhǎng)的大型或超大型貯存容器中使用。普通堆積絕熱應(yīng)盡可能選用密度小的絕熱材料，如常用的膨脹珍珠巖、泡沫塑料、超細(xì)玻璃棉、聚苯乙烯、氣凝膠等。b.設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)的主要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程美國(guó)石油學(xué)會(huì)APl620《大型焊接低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)和施工》JB／T4735《鋼制焊接常壓容器》JB4730《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》JB／W077《粉末普通絕熱貯槽》杭氧標(biāo)準(zhǔn)HTCT2《大型常壓低溫液體貯槽安裝技術(shù)要求》杭氧標(biāo)準(zhǔn)HTCT3《大型常壓低溫液體貯槽總體試驗(yàn)規(guī)程》杭氧標(biāo)準(zhǔn)HTCT4《大型常壓低溫液體貯槽清洗驗(yàn)收規(guī)程》杭氧標(biāo)準(zhǔn)HTCT5《大型常壓低溫液體貯槽預(yù)冷規(guī)程》PRAXAIR標(biāo)準(zhǔn)GS-33《低溫液體貯槽》c.普通絕熱貯槽檢驗(yàn)大鋼不銹鋼母材的拉伸、低溫沖擊試驗(yàn)焊工考試預(yù)制件預(yù)制不銹鋼零件脫脂現(xiàn)場(chǎng)組裝方案土建交接絕熱材料試驗(yàn)(泡沫玻璃板材及珠光砂)泡沫玻璃板材的現(xiàn)場(chǎng)組裝均壓板的制作內(nèi)筒組裝管道去油井組裝、儀表安裝內(nèi)筒無(wú)損探傷檢測(cè)內(nèi)筒試壓夾層氣密性試驗(yàn)內(nèi)筒脫脂珠光砂填裝外筒油漆預(yù)冷試驗(yàn)1.3.2球形容器低溫液體球罐的內(nèi)外罐均為單只球罐。工作狀態(tài)下，內(nèi)罐為內(nèi)壓力容器，內(nèi)外罐之間的夾層通常為真空粉末絕熱，對(duì)于LH2容器，可采用真空多層絕熱結(jié)構(gòu)。球罐的內(nèi)外球殼板在壓力容器制造廠加工成形后，在安裝現(xiàn)場(chǎng)組裝。球殼板的成形需要專用加工工裝保證成形，現(xiàn)場(chǎng)安裝難度大，較少采用。國(guó)際上，美國(guó)和前蘇聯(lián)在航天火箭LH2、LO2地面貯罐采用過。我過1990年制造了200m3LO2球罐的優(yōu)勢(shì)在于在相同容積條件廠，球體具有最小的表面積，設(shè)備的凈重最小。最小的表面積，則意味著傳熱面積最小，加之夾層可以抽真空，有利于獲得最佳的絕熱保溫效果。球罐的球形特性具有最佳的耐內(nèi)外壓力性能。1-內(nèi)上極帶2-絕熱體3-內(nèi)上溫帶4-內(nèi)赤道帶5-支柱6-外下溫帶7-外下極帶8-管路系統(tǒng)9-內(nèi)下極帶動(dòng)10-內(nèi)下溫帶ll-外赤道帶12-外上溫帶13-外上極帶圖8球罐的結(jié)構(gòu)形式圖8a.用于港口的液化天然氣球罐圖8b.用于槽船運(yùn)輸?shù)囊夯烊粴馇蚬?.3.3真空粉末絕熱低溫真空粉末絕熱低溫液體貯槽是國(guó)內(nèi)制造和使用最多的低溫容器，有立式的和臥式的。一般20m3以下多為立式，20m3圖9真空粉末絕熱低溫液體貯槽結(jié)構(gòu)示意圖1.3.4固定式高真空多層絕熱低溫液體貯槽在我國(guó)制造和使用較少，但用于運(yùn)輸?shù)馁A槽大多是高真空多層絕熱。其結(jié)構(gòu)原理與真空粉末絕熱低溫液體貯槽結(jié)構(gòu)類似，主要區(qū)別是真空粉末絕熱低溫液體貯槽采用的是珠光砂粉末絕熱，這種絕熱結(jié)構(gòu)厚度一般200mm至300mm左右。而高真空多層絕熱采用的是由高反射率的薄膜（鍍鋁滌綸薄膜或鋁箔）低導(dǎo)熱率的隔熱物（玻璃纖維布、植物纖維紙等）交替疊放組合而成，一般在30層至60層不等。這種絕熱結(jié)構(gòu)的厚度在20mm至50mm1.4運(yùn)輸槽車公路和鐵路上使用的低溫貯存容器一般和地面固定式容器結(jié)構(gòu)差別不太大，主要是對(duì)其內(nèi)外容器間的支撐有更高的要求，除了考慮靜止載荷外，還要考慮動(dòng)載荷，因此其總負(fù)荷通常要大一倍。此外，還要考慮在運(yùn)動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)問題，液體在運(yùn)輸中的晃動(dòng)問題等。圖10則是一個(gè)鐵路液氧槽車，該車貯量?jī)H50m3，長(zhǎng)度相當(dāng)于一個(gè)車廂大小，采用真空粉末絕熱，內(nèi)容器用不銹鋼吊桿固定在外殼體上，軸向吊桿上裝有彈簧補(bǔ)償器，其余的重力通過緩沖器傳至平板車上。圖1038m31—外殼體2—內(nèi)容器3—吊桿4—排液閥5—排液管對(duì)于盛裝液氫、液氧的公路、鐵路運(yùn)輸貯罐，容積從幾方到上百方不等，由于受到隧道和橋梁等的限制，其尺寸一般都有規(guī)定，這些貯罐都采用多層絕熱方式。有齊全附件的安全裝置，特別是對(duì)于液氫罐車，要有嚴(yán)格的安全防護(hù)裝置和出現(xiàn)問題的應(yīng)急措施。高真空多層絕熱與真空粉末絕熱相比，其優(yōu)勢(shì)在于：保溫效果好，日蒸發(fā)率低，一般小于真空粉末絕熱的十幾倍甚至幾十倍，因而更適合長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的低溫液體運(yùn)輸；絕熱結(jié)構(gòu)的厚度小，整車重心低，行駛穩(wěn)定性更高；有效容積大，運(yùn)輸率高，節(jié)約運(yùn)輸使用成本；使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低。所以大多數(shù)運(yùn)輸槽車采用多層絕熱低溫液體貯槽。高真空多層絕熱低溫液體槽車結(jié)構(gòu)主要由罐體、閥門儀表箱、增壓器、輸液管和車架等組成。1．罐體罐體由內(nèi)膽和外套兩大部件組成。內(nèi)膽材質(zhì)為低碳或超低碳不銹鋼，外套材質(zhì)為容器專用鋼板。內(nèi)膽封頭的一側(cè)設(shè)有吸附室，外筒上部設(shè)有一防爆裝置。夾層為高真空多層絕熱層。2．閥門儀表箱閥門儀表箱為箱式結(jié)構(gòu)。設(shè)置在罐體外套封頭的一側(cè)(汽車尾部)。內(nèi)裝設(shè)壓力表、液位計(jì)、安全閥、放空閥、增壓閥、液體進(jìn)出口閥及真空檢測(cè)和封結(jié)閥等。3．增壓器增壓器為翅片管式結(jié)構(gòu)。安裝在閥門儀表箱底或車體的左側(cè)，排放液體時(shí)作內(nèi)膽升壓之用。4．輸液軟管輸液軟管是由內(nèi)徑為DN40的不銹鋼帶編織軟管、快速接頭等組成。供液體灌充和排放時(shí)使用。灌充時(shí)軟管一頭接在本車液相進(jìn)口，另一頭接在貯配站的固定貯罐液相出口。反之亦然。5．車架選用低重心車架，使整車質(zhì)心降低。本車行駛安全穩(wěn)定，且具有雙回路氣制動(dòng)系統(tǒng)，適宜大型運(yùn)輸車的使用。整體結(jié)構(gòu)如圖12所示圖12高真空多層絕熱低溫液體運(yùn)輸槽車整體結(jié)構(gòu)圖1.5液化天然氣運(yùn)輸槽車和罐式集裝箱目前，我國(guó)LNG從生產(chǎn)地運(yùn)往使用地是用槽車或罐式集裝箱方式運(yùn)輸?shù)?，已有四川、江蘇、河北和新疆等地的制造商在試制、生產(chǎn)，并投入運(yùn)行。1.運(yùn)輸槽車一次可裝運(yùn)27m3或40m3LNG產(chǎn)品?？紤]到LNG等介質(zhì)的低溫特性，采用真空纖維絕熱或高真空多層絕熱技術(shù)對(duì)槽車的貯槽進(jìn)行絕熱，貯槽內(nèi)筒及管道材料選用0Crl8Ni9奧氏體圖12是一個(gè)半掛LNG運(yùn)輸車，其前部為牽引車，通常都選用性能好的載重汽車及其底盤。后部是真空纖維雙圓筒式結(jié)構(gòu)，尾部設(shè)置操作箱，主要操作閥門均在操作箱內(nèi)集中控制。其前部設(shè)有車前壓力表，便于操作人員在駕駛室內(nèi)就進(jìn)觀察內(nèi)筒壓力。兩側(cè)設(shè)置軟管箱，箱內(nèi)放置輸液、氣軟管。整車的外型符合國(guó)家交通管理的有關(guān)規(guī)定。該圖中所示的是真空纖維絕熱容器，為了提高容量，許多半掛車、罐車都采用多層絕熱結(jié)構(gòu)，可降低絕熱層厚度，提高盛裝LNG容量。圖12半掛LNG運(yùn)輸車1—牽引車2—外筒安全裝置3—外筒（16MnR）4—絕熱真空纖維5—內(nèi)筒（0Cr18Ni9）6—操作箱7—儀表、閥門、管路系統(tǒng)8—THT9360型分體式半掛車底架1.5.液化天然氣罐式集裝箱實(shí)際上就是將低溫貯存容器按照國(guó)際通用公路、海運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，將其放入集裝箱內(nèi)，其強(qiáng)度、絕熱性符合國(guó)際和國(guó)家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。由于其外形尺寸、強(qiáng)度和絕熱性能是標(biāo)準(zhǔn)化的，可適用于公路、鐵路、船舶運(yùn)輸。近年來(lái)，隨著物流業(yè)的發(fā)展，發(fā)展十分迅速。液化天然氣罐式集裝箱采用高真空多層絕熱，絕熱性能好，無(wú)損貯存時(shí)間長(zhǎng)，自重輕。罐式集裝箱運(yùn)輸靈活機(jī)動(dòng)，可公路、水路、鐵路聯(lián)運(yùn)，也可直接作為貯存容器。內(nèi)筒及管道材料選用0Crl8Ni9奧氏體不銹鋼，外筒選用16MnR低合金鋼鋼板。由于在低溫下金屬材料制作的內(nèi)容器和內(nèi)部管道有較大的收縮率，內(nèi)容器與外殼之間采用徑向組合結(jié)構(gòu)。即內(nèi)容器與外殼之間的連接個(gè)端是固定的，另一端是滑動(dòng)的，來(lái)補(bǔ)償內(nèi)容器的熱脹冷縮。貯槽與集裝箱框架的連接采用底部縱梁焊結(jié)構(gòu)、端部圓弧連接板焊接結(jié)構(gòu)，有較好的安全可靠性。在集裝箱的一端設(shè)置有操作箱或操作間，安裝了貯槽連通內(nèi)部的各種儀表、管道閥門、真空閥門和安全附件。液化天然氣罐式集裝箱可以有單獨(dú)的公路集裝箱貨運(yùn)車運(yùn)輸，也可以集中堆碼由槽船來(lái)運(yùn)輸，圖13為液化天然氣罐式集裝箱實(shí)物圖。圖14.液化天然氣集裝箱流程示意圖圖13.液化天然氣罐式集裝箱1.6低溫容器主要附件低溫液體貯存容器的主要附件為；壓力表、容量計(jì)（液面計(jì)）、溫度計(jì)、真空計(jì)、安全閥、緊急切斷裝置、爆破膜片等。1.6.1壓力計(jì)（表）壓力計(jì)是為了測(cè)量容器內(nèi)介質(zhì)的壓力。操作人員可根據(jù)壓力計(jì)所指示的壓力進(jìn)行操作，將壓力控制在允許的范圍內(nèi)。壓力表的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到壓力容器的安全和工作人員的人身安全。因此沒有裝壓力表或壓力表?yè)p壞的低溫貯存容器是不準(zhǔn)使用的。壓力表有許多種，選用時(shí)必須考慮壓力表是否與貯存介質(zhì)相容、量程是否與貯存容器工作壓力相適應(yīng)，最好選用壓力表的最大量程為工作壓力的二倍，最小不能小于1.5倍，最大不得超過3倍。壓力表精度應(yīng)與所貯存介質(zhì)相適應(yīng)，易燃易爆、有毒有害介質(zhì)應(yīng)選擇精度高的壓力表。壓力表上應(yīng)有警戒紅線，提醒操作人員注意。壓力表面應(yīng)保持清潔，以便操作人員便于看清，其連接管道要定期吹除，以免堵塞。壓力表必須定期檢驗(yàn)，每年必須檢驗(yàn)一次，不得超期使用。1.6.2安全閥安全閥是一種超壓防護(hù)裝置，它是液化氣體貯存容器最重要的安全附件。它的功能是當(dāng)容器內(nèi)壓力超過某一規(guī)定值時(shí)，就能自動(dòng)開啟迅速排放超壓氣體，并能發(fā)出很大聲響，要求操作人員采取降壓措施，當(dāng)壓力已降到某一允許值后，安全閥自動(dòng)關(guān)閉，使容器內(nèi)壓力低于所允許的上限，確保容器不致因超壓而釀成爆炸事故。安全閥有多種，可根據(jù)需要選用，彈簧式安全閥是使用最多的一種。安全閥的選用應(yīng)符合以下幾項(xiàng)原則：生產(chǎn)單位是國(guó)家指定或具有生產(chǎn)制造資格的單位，由權(quán)威機(jī)構(gòu)授權(quán)；安全閥與使用介質(zhì)必須相容；排放壓力和回座壓力以及排放量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；安全閥要置于容器頂部，運(yùn)輸容器要注意不要被輕易碰撞；安全閥在使用前必須經(jīng)過檢驗(yàn)，以保證開啟壓力和回座壓力符合要求并不得發(fā)生泄漏；安全閥要定期檢驗(yàn)，校驗(yàn)應(yīng)由授權(quán)單位進(jìn)行。安全閥檢驗(yàn)每年至少進(jìn)行一次。1.6.3液面計(jì)液面計(jì)是測(cè)量液化液體的液位和填裝量的儀表。使得操作人或罐車押運(yùn)人員了解液位高低以調(diào)節(jié)和控制充填量，保證液位始終處于正常范圍內(nèi)，不發(fā)生因超裝而導(dǎo)致的事故。選擇液位計(jì)一般是與介質(zhì)相容，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、精度高、指示明顯、維修方便。特別是準(zhǔn)確和可靠?jī)蓷l，對(duì)于有毒或易燃介質(zhì)更為關(guān)鍵。液位計(jì)要能耐壓和具備良好的密封性，特別是在罐車中，液體隨外界溫度，壓力波動(dòng)較大，因此對(duì)耐壓性和密封性要求就相對(duì)高，要求結(jié)構(gòu)牢固，經(jīng)得起震動(dòng)和撞擊。1.6.4緊急切斷裝置這種裝置通常是裝在移動(dòng)式低溫貯罐汽、液出口處管道上的安全裝置。正常情況處于常閉狀態(tài)，需要充裝和排泄低溫液體時(shí)，可用氣動(dòng)或手動(dòng)打開。當(dāng)管道及其附件破裂，誤操作或者罐車附近發(fā)生火災(zāi)時(shí)，為防止事故蔓延或發(fā)展，立即緊急關(guān)閉閥門，停止裝卸，防止事故擴(kuò)大。因此它是非常重要的安全附件。這種閥門按工作原理可分為油壓式、機(jī)械式、易熔塞、過流閥等。選擇緊急切斷裝置，要考慮到以下幾點(diǎn)：1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，緊急切斷閥制成或修理后，應(yīng)在貯存1.5倍罐體工作壓力下進(jìn)行水壓測(cè)試試驗(yàn)合格；2）應(yīng)有良好的密封功能，確保關(guān)閉后不發(fā)生液體外泄。容許的泄漏不超過規(guī)定的要求；3）要求啟閉動(dòng)作靈敏、迅速，能在很短時(shí)間內(nèi)完成關(guān)閉動(dòng)作；4）要有良好的過流關(guān)閉性能。對(duì)于帶過流閥的緊急切斷閥，要求其過流關(guān)閉性能良好，即在正常流量范圍內(nèi)，緊急關(guān)閉閥始終處于常開狀態(tài)，但一旦發(fā)生流量超過規(guī)定的流量上限，緊急關(guān)閉閥可自動(dòng)迅速關(guān)閉。5）在火災(zāi)情況下可自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，易熔塞上的金屬在70oC±5oC下熔化，油或氣壓泄放，于是用油或氣壓控制的緊急關(guān)閉閥立即關(guān)閉。6）具有良好抗震性能，并經(jīng)久耐用、性能可靠。1.6.5溫度計(jì)液化貯罐的內(nèi)部壓力升降與外界環(huán)境關(guān)系甚大，因此為確保安全，在低溫貯存容器外部需要裝有溫度計(jì)，讓操作人員及時(shí)了解環(huán)境溫度變化，以便適當(dāng)操作和控制其內(nèi)壓力。為了安全，通常采用氣體溫度計(jì)，因?yàn)樗幌碾娔埽瑹o(wú)明火，比較安全。1.6.6其它附件其它附件包括裝卸閥門、管道、裝卸軟管、消除靜電裝置、消防器件和防毒用具等。上述這些附件選取應(yīng)與介質(zhì)相容，強(qiáng)度相符、使用方便、工作可靠等。低溫儲(chǔ)槽的安全措施（裝置）有：低溫儲(chǔ)槽內(nèi)筒一般采用低溫下力學(xué)性能較好的奧氏體不銹鋼或鋁合金、銅合金，內(nèi)筒配有安全閥、防爆膜裝置和泄壓閥，外筒一般有防爆裝置。在低溫閥門的設(shè)計(jì)中，為了較少閥桿的漏熱，采用加長(zhǎng)閥桿或?qū)㈤y桿分成兩段的方法（使閥桿導(dǎo)熱短路）。真空絕熱管（杜瓦管）應(yīng)能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)輸送液氮、液氧、液氫和液氦。低溫液體輸送管道雖然存在來(lái)自環(huán)境的熱漏，但系統(tǒng)中出現(xiàn)兩相流是可以避免的。1.7使用操作規(guī)范a.自增壓液氮容器b.低溫絕熱氣瓶c.車載液化天然氣氣瓶d.固定式低溫液體貯槽e.低溫液體槽車f.液化天然氣槽車g.液化天然氣罐式集裝箱防爆蓋圖14.液化天然氣集裝箱流程示意圖換向閥氣源處理器Q氣源閥阻火器超壓排放閥氣體排放閥殘液排放閥殘液排放閥安全閥2安全閥1組合安全系統(tǒng)閥真空規(guī)真空閥抽空閥液位計(jì)液相閥液位計(jì)LP壓力表液位計(jì)氣相閥液位計(jì)平衡閥溢流閥氣相接口增壓器液相接口液相接口增壓器液相閥殘液排放閥安全閥4安全閥3泄放閥緊急切斷閥2止回閥頂部進(jìn)液閥底部進(jìn)液閥緊急切斷閥1緊急切斷閥3防爆蓋圖14.液化天然氣集裝箱流程示意圖換向閥氣源處理器Q氣源閥阻火器超壓排放閥氣體排放閥殘液排放閥殘液排放閥安全閥2安全閥1組合安全系統(tǒng)閥真空規(guī)真空閥抽空閥液位計(jì)液相閥液位計(jì)LP壓力表液位計(jì)氣相閥液位計(jì)平衡閥溢流閥氣相接口增壓器液相接口液相接口增壓器液相閥殘液排放閥安全閥4安全閥3泄放閥緊急切斷閥2止回閥頂部進(jìn)液閥底部進(jìn)液閥緊急切斷閥1緊急切斷閥32低溫液體性質(zhì)2.1液化天然氣當(dāng)天然氣在大氣壓下，冷卻至約-162℃時(shí)，天然氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱為液化天然氣（LiquefiedNaturalGas，縮寫為L(zhǎng)NG）。LNG無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，LNG的重量?jī)H為同體積水的45%左右，熱值為52MMBtu/t（1MMBtu=2.52×108cal）。甲烷的分子結(jié)構(gòu)是由一個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子組成，燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳和水。CH4＋2O2→CO2＋2H2O所有與處理LNG有關(guān)的人員，不但應(yīng)熟悉液態(tài)LNG的特性，而且應(yīng)熟悉其產(chǎn)生氣體的特性。其潛在的危險(xiǎn)主要來(lái)源于其3個(gè)方面：a）LNG的溫度極低。其沸點(diǎn)在大氣壓力下約為-160℃b）極少量的LNG液體可以轉(zhuǎn)變?yōu)楹艽篌w積的氣體。1個(gè)體積的LNG可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧s600個(gè)體積的氣體（見表1中的實(shí)例）；c）似于其他氣態(tài)烴類化合物，天然氣是易燃的。在大氣環(huán)境下，與空氣混合時(shí)，其體積約占5%～15%的情況下就是可燃的。表1中的實(shí)例常壓下的性質(zhì)LNG例1LNG例2LNG例3摩爾分?jǐn)?shù)/％N2CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10C5H120.5---1.7993.93.260.690.3687.208.612.740.420.650.02相對(duì)分子質(zhì)量/(kg/kmol)16.4117.0718.52沸點(diǎn)溫度/℃-162.6-165.3-161.3密度/(kg/m3)431.6448.8468.70℃和101325Pa時(shí)單位體積液體生成的氣體體積/(m3/m35905905680℃和101325Pa時(shí)單位質(zhì)量液體生成的氣體體積/(m3/101367131412112.1其他低溫液體低溫液體由常用氣體液化而來(lái)，這些氣體大都存在于空氣中，都有沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，液化后的溫度很低，所以統(tǒng)稱為低溫液體，了解它們的性質(zhì)，首先從常用氣體開始，常用氣體的性質(zhì)見表2。表2常用氣體性質(zhì)名稱大氣中的含量分子式分子量密度沸點(diǎn)溫度液化性質(zhì)熔點(diǎn)溫度體積百分比%質(zhì)量百分比%分壓PaKg/m3K℃氣化熱密度K℃J/kgkg/m3氮E4N2281.2577-1961.99E581063-210氧21.023.12.12E4O2321.4390-1832.14E5114054-219氬6E2Ar401.7887-1861.64E5141084-189二氧化碳3.1E-24.8E-232CO2441.98194-795.74E51565215-58氖1.84E-31.3E-31.87Ne200.8727-2468.61E4120625-248氦5.2E-46.9E-35.33E-1He40.184-2692.03E4124.81.15-272氪1.1E-43.3E-41.16E-1Kr843.64119-1541.08E52413116-157氙8.7E-63.9E-38.8E-3Xe1315.89165-1089.61E43060162-111氫5E-53.5E-65.33E-2H220.0920-2534.47E571.02114-259甲烷2E-41E-42E-1CH4160.72112-1615.1E542691-182

3低溫容器檢測(cè)3.1低溫容器的主要性能和參數(shù)低溫容器的主要性能參數(shù)有以下幾項(xiàng)：所盛低溫介質(zhì)的種類；容器的最大工作壓力；容器的容積、貯量；真空夾層的壓力；真空夾層的漏氣速率；真空夾層的漏放氣速率；靜態(tài)日蒸發(fā)率；無(wú)損貯運(yùn)時(shí)間。其次還有一般壓力容器所包含的以下內(nèi)容：資料審查、外觀檢查、內(nèi)部檢查、安全附件及閥門檢驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)。3.1.1低溫容器一定要標(biāo)明所貯的介質(zhì)種類，要根據(jù)所貯介質(zhì)種類進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)、使用，絕對(duì)不可混用。由于不同介質(zhì)其性質(zhì)不同，有毒、有害、易燃、易爆等差別很大，所貯溫度、壓力等也有很大差別，如造成混用，其危害極大。這是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)和使用人員都必須注意的問題，容器上標(biāo)識(shí)應(yīng)與實(shí)際所用介質(zhì)相符。3.1.2低溫容器是按照最大工作壓力設(shè)計(jì)、制造的，制作中按最大工作壓力進(jìn)行檢驗(yàn)，所配置的壓力表（或壓力傳感器）其量程、精度均是與其相適應(yīng)的。其所配的安全裝置如安全閥、爆破膜片都是與之相適應(yīng)的。低溫容器是國(guó)家規(guī)定的Ⅲ類壓力容器，一旦因?yàn)橐馔?，絕熱層受到破壞，大量熱量進(jìn)入容器，引起液體急劇汽化，容器壓力上升，可能會(huì)引起容器爆炸。所以壓力表應(yīng)當(dāng)在周檢期內(nèi)，其指示應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確，安全附件要工作穩(wěn)定，以防出現(xiàn)不測(cè)。3.1.3低溫容器的容積要準(zhǔn)確，以便確定容積總量，液面計(jì)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確，可指示容器內(nèi)剩余液體量。為用戶提供正確指示，特別是對(duì)于大型易燃、易爆介質(zhì)，其指示更應(yīng)準(zhǔn)確，一旦發(fā)生問題，可采取準(zhǔn)確應(yīng)急措施。3.1.4夾層真空壓力是低溫容器絕熱性能的重要指標(biāo)，夾層中壓力高，氣體導(dǎo)熱增加，低溫絕熱性能下降。低溫液體自然蒸發(fā)損失加大，其蒸發(fā)率達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)，因此是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。這一指標(biāo)關(guān)鍵要在制造過程中控制好，在容器抽真空過程中，一定要嚴(yán)格按照工藝規(guī)定進(jìn)行檢漏、烘烤除氣，要配備抽氣能力強(qiáng)的機(jī)組和管道，要嚴(yán)格執(zhí)行工藝，一定在規(guī)定的真空達(dá)到后再封結(jié)，停止抽空。其實(shí)這次指標(biāo)都是可以達(dá)到的。對(duì)不同的容器，國(guó)家或行業(yè)都制定有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了合格的值，高于標(biāo)準(zhǔn)的為不合格。3.1.5真空夾層的漏氣速率是低溫容器好壞和使用壽命長(zhǎng)短的最關(guān)鍵指標(biāo)。上面說過夾層中的氣體壓力是決定絕熱性能好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。真空夾層中的氣體來(lái)源有兩個(gè)：一是容器（包括內(nèi)外容器以及穿過真空夾層的管道）漏氣，二是夾層內(nèi)物質(zhì)包括容器，暴露于真空的內(nèi)外壁表面放氣。漏氣是幾乎恒定不變的，其產(chǎn)生的氣體壓力隨時(shí)間呈線性增加，而出氣是隨時(shí)間呈指數(shù)下降的，引起的夾層壓力增長(zhǎng)到某值后便恒定不變了。決定容器的壽命的關(guān)鍵參數(shù)是漏氣速率，因此在加工過程中一定要把好關(guān)，做好檢漏工作，將總漏率控制到規(guī)定的指標(biāo)以下，是確保容器絕熱指標(biāo)和壽命的關(guān)鍵。對(duì)于不同的容器，都有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其合格的值，壓力高于標(biāo)準(zhǔn)的為不合格。3.1.6低溫容器真空夾層中的總氣量對(duì)容器低溫絕熱性能好壞起著決定作用。從真空技術(shù)得知，被抽空容器的（此處為真空夾層）的氣體壓力為：式中Q為夾層內(nèi)的總出氣量，它包括兩部分，一是夾層中物質(zhì)及內(nèi)外容器表面出氣量，另外則是外界從內(nèi)外容器及管道附件向夾層中的漏氣量。SP為真空系統(tǒng)在夾層抽氣口處的實(shí)際抽速。、既要求配置合理的抽速的真空泵，也包括配套較大流導(dǎo)的合理管道、閥門。這樣才能保證壓力滿足設(shè)計(jì)要求，使低溫容器具有合格的絕熱性能。對(duì)不同容器和低溫絕熱方式，國(guó)家或行業(yè)都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其合格的值。大于規(guī)定值的，為不合格產(chǎn)品。3.1.7低溫容器的蒸發(fā)率指標(biāo)是衡量其絕熱性能最重要的參數(shù)，它是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，往低溫容器內(nèi)加注以規(guī)定量的低溫液體，最好充裝容器使用的介質(zhì)，在容器按標(biāo)準(zhǔn)靜止一定時(shí)間后，容器內(nèi)部達(dá)到熱平衡，測(cè)出一天（24h）內(nèi)蒸發(fā)的低溫液體量與貯存容器的公稱容積貯量的百分比。對(duì)于有毒有害或易燃易爆介質(zhì)，有時(shí)也可以用液氮作為介質(zhì)，但二者溫度不宜相差過大。通過計(jì)算求出相應(yīng)介質(zhì)的日蒸發(fā)率。對(duì)于不同容器，不同的絕熱方式，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其合格值，該值是判定低溫容器是否合格的重要指標(biāo)。3.1.8有些低溫容器盛裝的低溫液是有毒有害或易燃易爆介質(zhì)，不能隨意排放，對(duì)于這類容器除了測(cè)定其日蒸發(fā)率外，還必須測(cè)定其無(wú)損貯存時(shí)間，用于運(yùn)輸?shù)牡蜏刭A存容器都必須做這項(xiàng)測(cè)試。無(wú)損貯存時(shí)間是指，先將所貯低溫介質(zhì)充注滿整個(gè)低溫容器，按規(guī)定靜止一定時(shí)間，整個(gè)容器已達(dá)熱平衡狀態(tài)后，再次加注低溫介質(zhì)將低溫容器補(bǔ)滿，然后關(guān)閉進(jìn)出液、進(jìn)出氣閥門。外界熱量漏入容器后，使容器液體蒸發(fā)，上層氣壓增加，一直增至安全閥開啟時(shí)所需時(shí)間，記錄每日增壓情況，換算出在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的增壓所需時(shí)間，如該時(shí)間小于國(guó)標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間可判容器不合格。3.2低溫容器的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)GB150-1998《鋼制壓力容器》GB14174-1993《大口徑液氮容器》GB16774-1997《自增壓式液氮容器》GB18442-2001《低溫絕熱壓力容器》GB24510-2009《低溫壓力容器用9％Ni鋼板》GB/T10478-2006《液化氣體鐵道罐車》GB/T16775-1997《低溫容器漏氣速率測(cè)定方法》GB/T16876-1997《液氮容器夾層真空度檢驗(yàn)方法》GB/T18443.1-2001《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法容積測(cè)量》GB/T18443.2-2001《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法真空度測(cè)量》GB/T18443.3-2001《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法漏率測(cè)量》GB/T18443.4-2001《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法漏放氣速率測(cè)量》GB/T18443.5-2001《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)量》GB/T18984-2003《低溫管道用無(wú)縫鋼管》GB/T19204-2003《液化天然氣的一般特性》GB/T20368-2006《液化天然氣（LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》GB/T20603-2006《冷凍輕烴流體液化天然氣的取樣連續(xù)法》GB/T20734-2006《液化天然氣汽車專用裝置安裝要求》GB/T21068-2007《液化天然氣密度計(jì)算模型規(guī)范》GB/T22724-2008《液化天然氣設(shè)備與安裝陸上裝置設(shè)計(jì)》GB/T5458-1997《液氮生物容器》GB/T10878-1999《氣瓶錐螺紋絲錐》GB/T12137-2002《氣瓶氣密性試驗(yàn)方法》GB/T18443.3-2002《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法漏放氣速率測(cè)量》GB/T18443.4-2002《低溫絕熱壓力容器試驗(yàn)方法漏率測(cè)量》GB/T8336-1998《氣瓶專用螺紋量規(guī)》GB13075-1999《鋼制焊接氣瓶定期檢驗(yàn)與評(píng)定》GB19204-2003《液化天然氣的一般特性》JB4727-2000《低溫壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB/T3356.1-1999《低溫液體容器性能試驗(yàn)方法》JB/T4780-2002《液化天然氣罐式集裝箱》JB/T4783-2007《低溫液體汽車罐車》JB/T4784-2007《低溫液體罐式集裝箱》JB/T5905-2000《真空多層絕熱低溫液體容器》JB/T6898-1997《低溫液體貯運(yùn)設(shè)備使用安全規(guī)則》JB/T7749-191995(2009)《低溫閥門技術(shù)條件》JB/T9081-1999《空氣分離設(shè)備用低溫截止閥和節(jié)流閥技術(shù)條件》JB×××××-××××《低溫絕熱氣瓶》TSGD0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道(管規(guī))》TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR0005-2010《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR7001-2004《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》TSGZF001-2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程2000版\o"特種設(shè)備安全監(jiān)察知識(shí).(壓力容器)"特種設(shè)備安全監(jiān)察知識(shí).(壓力容器)壓力容器檢驗(yàn)人員法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)習(xí)題集3.3低溫容器的安全操作低溫容器被國(guó)家定為三類壓力容器，這是由于它所盛裝的低溫液化氣體，液化的氣體在汽化之后，其體積會(huì)膨脹600～800倍。如果低溫容器的絕熱層突然破壞，環(huán)境的熱量進(jìn)入低溫液體，使得液體迅速氣化，在來(lái)不及排放的情況下，壓力急劇升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。因此，我們必須注意低溫容器的安全使用維護(hù)。3.3低溫容器在使用中，安全使用是十分重要的。低溫容器要經(jīng)歷加注、排放、貯存或運(yùn)輸?shù)冗^程，操作人員必須熟讀使用說明書，要熟悉每個(gè)閥門及儀表的功能，并能熟練運(yùn)用，防止誤操作發(fā)生。在低溫容器使用中，最危險(xiǎn)的是低溫液體向外泄漏。低溫流體外泄可能引起的事故有：人體凍傷，窒息，毒害，爆炸和燃燒。3.3.低溫容器被國(guó)家定為三類壓力容器，這是由于它所盛裝的低溫液化氣體，液化的氣體在汽化之后，其體積會(huì)膨脹600～800倍。如果低溫容器的絕熱層突然破壞，環(huán)境的熱量進(jìn)入低溫液體，使得液體迅速氣化，在來(lái)不及排放的情況下，壓力將急劇升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。因此，我們必須注意低溫容器的安全使用維護(hù)。液氮粉末絕熱儲(chǔ)槽每年測(cè)壓力1次，檢查其夾層壓力是否達(dá)到4～67Pa之間，安全閥1年應(yīng)標(biāo)檢一次。低溫容器在使用中，安全使用是十分重要的。低溫容器要經(jīng)歷加注、排放、貯存或運(yùn)輸?shù)冗^程，操作人員必須熟讀使用說明書，要熟悉每個(gè)閥門及儀表的功能，并能熟練運(yùn)用，防止誤操作發(fā)生。在低溫容器使用中，最危險(xiǎn)的是低溫液體向外泄漏。低溫流體外泄可能引起的事故有：人體凍傷，窒息，毒害，爆炸和燃燒等。3.3當(dāng)外漏出的低溫液體直接接觸到人的身體時(shí)，由于低