氨制冷压力管道检验难点及在线检验技术

氨制冷压力管道检验难点及在线检验技术

张加恬

浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州  310000

摘 要：为了提升氨制冷管线在役检测的技术水平，解决在役工况下无法检测的问题，对氨制冷管线进行检测，归纳出检测的难点和关键点。通过与常规X射线检测的对比实验，证明了 DR图像处理方法是可行的，它能有效地发现在运行中的低压侧管线埋置缺陷。实现了氨制冷压力管道的不停运转，为氨制冷管道的在线监测提供了可能。

关键词：氨制冷；压力管道；在线检验

氨制冷系统因其优良的热力学特性被广泛应用于制冷行业，但氨气属于剧毒介质，因此对其进行定期检测是非常必要的。由于大部分氨冷管线在长时间的持续运转下，很难停止检修，致使带有保护层的低压侧管线在超过一定年限后无法进行检测，存在着巨大的安全隐患。

1.氨制冷工艺简介

氨制冷技术是将氨经过压缩后，转化为高压1.3 MPa的高压燃气，然后通过中间冷却器将其冷却成为中压常压燃气，用于制冷。在冷却时，通过节流器降低温度，将氨转化为约-45度的液态氨，供冷却室中的蒸发器利用。在此基础上，设计了一种新型的液体蓄冷器。根据 GB 50072-2021 《冷库设计标准》对氨类制冷系统的规定，采用进口部分冷冻管路，即由冷冻压缩机排出口、氨-油分离件、中冷器、贮氨器、节流器组成的进口部分；低压端管路是从系统节流器的出口处经过蒸发器至压缩机进口段配管的管路。从制冷技术角度看，在使用热氨化霜过程中，氨冷却系统中容易出现液体冲击，从而引发安全事故。所以按照有关的规范要求，在工程中采用的焊接过程要确保接头完全焊透；对热焊接的管线进行100%的辐射检测；在氨系冷冻设备中，为防止过压和液击现象，需增设相应的安全保护设备。对在役管道进行常规检测，主要包括：热、氨、冻气设备的安装、运行过程中有没有融雪作业，有关管线上有没有卸压设备。

2.氨制冷压力管道的检验难点和重点分析

2.1氨制冷管道检验难点分析

在对滨海涉氨库进行检查时，我们发现大部分小冷库都是长时间连续运转，难以停车检查，其中最大的难题就是在工作条件下的低压侧管线检测。而有的冷藏库在外形结构和阀门选择上也出现了一定的问题。对具有完整的施工工艺参数及施工监理报告的冷藏库，根据“质检特函”中的有关要求，采用切实可行的检查方式，实现了氨冷管线的不停工检查。其主要困难在于对含隔层的低压侧管线无法使用传统的无损检测手段进行测试，而在实际应用中，因野外作业环境恶劣，检查时间长，检出率难以满足10%的抽检标准。如果在外观上没有出现超出标准的缺陷，并且也没有受到外部环境限制的情况下，那么，通过对该装置的施工工艺数据进行审核，得到了100%的 X射线检测结果和一张单线条的图纸。对于在安装过程中出现的固有缺陷和运行中出现的振动较大的部位进行了检测，如果没有出现任何的问题，那么就可以制定出符合要求的检测计划，减少DR的检测。

2.2氨制冷管道检验重点分析

对法兰密封圈进行宏观检验，主要是对法兰密封情况进行检测；氨压机进、出口管路有无不正常振动；保护层外壁破裂和散热不良的位置；热氨熔融霜排出管路与设计是否一致；根据《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》中对管线的焊接规定，对焊缝进行了焊补。对压缩机的管壁厚度进行了检查，主要检查了压气机的进口、第一个弯管直管部分，发现了损坏、脱落、漏冷等问题，以及穿过建筑的管线。此外，在室外设置的中央冷却装置的外侧管路也应该是厚度测量的重点。对各种材料未知的管件进行了物理、化学、材料鉴定。对具有显著震动特征的管线焊缝和邻近管线接头等进行了表面损伤探测。

3.氨制冷管道的在线检验技术

3.1ＤＲ 数字射线成像技术

（1）埋藏缺陷检测效果

以已经过训练的焊缝样本为例，首先采用X线透视，对检测到的缺陷进行定位和定量，然后在裸管、覆盖保温层、上覆保温层充水3种情况下，采用 DR数码影像方法检测焊缝缺陷，并与 X线摄影结果进行对比。在此基础上，对已训练好的钢管进行多批次焊缝检测，首先在裸管、外保温层充水条件下，采用 X光摄影检测及复查。

（2）表面缺陷检测效果

ＤＲ射线成像技术具有力学损伤特征的钢管作为研究对象，利用 DR X光成像技术，将其与已知材料的力学性能进行比较，得到具有较好力学性能的样品，并与其进行比较。

3.2红外线热成像技术

红外线热成像将被测对象所发射的红外光热门信息转化为电信号，从而得到热像。红外热像技术是一种有效的监测手段，用于对氨制冷管线进行实时监测，其主要目标是对管线进行厚度测量和防腐监测。

3.3脉冲涡流检测技术

利用脉冲涡流检测实现了对具有保护冷却的管线壁厚的探测，其基本原理是利用测量到的电磁场波在管线内的衰减情况来确定管线的真实壁厚。在野外巡视时，可以选择一个特定的位置做扫描检验，对有变细的区域进行定位测量，测量精度控制在5%以内。

3.4应用效果

从上述的实际使用情况来看，采用红外热成像技术、数字成像技术和脉冲涡流检测技术对氨制冷压力管道进行检测，实现了不停产和不拆除保冷层的条件下对氨制冷管道进行检测的目的。首先，利用红外热像仪，对管线在役状态下的红外图像进行成像，进而对管线的散热情况进行检测，进而确定管线的散热区域，并将该区域确定为防腐检测和管壁厚度测量的关键位置。其次，利用 X射线数码图像法对氨冷系统中的低压端管线进行了焊接缺陷检测，并对焊接质量进行了分析。在此基础上，利用脉冲涡动检测方法对管壁厚度进行了扫描，并对管壁进行了检测。

结束语：

综上所述，通过对氨冷库的检测工作，归纳出了以下几个方面：壁厚检验、宏观检验、理化检验及材质鉴别、焊缝掩埋缺陷检验和安全附件检查。其中，高压端管线在役工况下的在线检测一直是个难题。通过对含裂纹钢管试样的检验以及 X光摄影的对比实验，证明了在全液态条件下，利用 DR数码图像识别含绝缘管材的埋置和表层缺陷是可行的。利用红外热像方法对管线受冷点进行定位；利用 DR数字图像法对焊接接头进行了无损探测；将脉冲涡流法应用于有保护冷却的低压端管线的管壁厚度测量中，其测量结果的相对偏差小于5%。

参考文献

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