浅谈焊接绝热气瓶的定期检验与评定方法.docx

浅谈焊接绝热气瓶的定期检验与评定方法摘要：本文以焊接绝热气瓶的定期检验与评定为主要研究方向分析了提高静态日蒸发率的检测效率的方法探讨了绝热效果失效的指标研究了内胆材料的热冲击损伤并重点探索了焊接绝热气瓶蒸发率自动检测与信息系统的开发以供同行与业界借鉴和参考。关键词：焊接绝热气瓶定期检验评定蒸发率一、焊接绝热气瓶概述低温焊接绝热气瓶是按照国家标准GB24159-2009《焊接绝热气瓶》设计和制造的简称“焊接绝热气瓶”它是一种密闭容器带有高真空夹层通过真空夹层以及夹层内的反光镀层或多层绝热气体等来实现绝热保冷的。其贮存介质为液氧、液氩、液氮、液化天然气、氧化亚氮和二氧化碳等低温气体用于在正常环境温度（-49℃-60℃）下使用公称容积为10L--450L设计温度不低于--196℃工作压力为0.2MPa-3.5MPa可重复充装立式（或卧式）气瓶目前在能源、交能及其它领域都已得到大量使用。与此同时我国在绝热气瓶的检验工艺与方法上在绝热性能的评价上在检验结果的处理与气瓶管理的自动化程度等方面尚未有评定规范以及行业标准缺乏可操作性强和通用性强的指标或依据此外由于工作过程中存在的非正常充装对内胆材料的热损伤情况尚需确证笔者针对相关问题展开探讨。二、缩短对蒸发率的检测时间提高检测效率低温绝热容器的蒸发率是指气液两相达到热平衡后单位时间内液体的蒸发量是衡量低温绝热容器绝热性能优劣的重要参数能够较为直观的反映焊接绝热气瓶的保冷性能。然而现有的蒸发率的测试方法测试时间长达72小时以上若能缩短检测时间可有效提高焊接绝热气瓶的检测效率和使用率。而在日常的试验及测试中笔者发现利用部分时段的蒸发率试验结果与模型预测法相结合可有效减少蒸发率的试验时间。对焊接绝热气瓶中液氮的蒸发率实测结果表明在室内、无风、排气阀打开或憋压、日照和有风条件下瓶中液氮的重量随时间均呈线性规律递减。焊接绝热气瓶的蒸发率可根据液氮在静置期间的重量变化利用线性预测模型予以有效预测由此可节省试验时间达24h以上。三、把漏热量做为衡量绝热效果失效的重要指标静态日蒸发率、夹层真空度、真空漏率、表面温度、压升速率（维持时间）以及漏热量等都是能反映焊接绝热气瓶绝热性能的参数。但由于不同气瓶绝热失效时的真空度、蒸发率和闭口压升速率不尽相同所以用这些指标作为绝热失效的临界标准严格来讲缺乏通用性。漏热量是反映焊接绝热气瓶最直接和最具实质性的指标也是欧美发达国家广为采用的主要性能指标。如将气瓶按理想情况考虑（外壳表面为均匀温度场）以气瓶外表面温度达到露点温度作为气瓶绝热失效的临界点则可按传热学原理求得气瓶外表面温度达到露点温度时的漏冷量并将其作为气瓶绝热失效时的临界漏冷量Q。这样可以建立气瓶绝热效果失效判据：Q=Q。Q为气瓶的实际漏热量可根据实测温度场计算。显然该判据能够适用于各种情况。如能解决气瓶表面温度场的定量、准确、快速在线测试问题即可形成基于漏热量的低温气瓶绝热性能评价方法这对解决我国低温容器绝热性能参数过多的问题有重要意义。焊接绝热气瓶内低温液体的蒸发是由于吸收环境漏入的热量引起的。通过热成像法测取气瓶外壁温度场进而由器壁与环境的热量交换来确定漏热量无需考虑在用低温绝热气瓶内部保冷结构和保冷材料的性能情况由此漏热量建立的气瓶绝热失效判据具有普遍意义可解决壁温失效判据难以适用于器壁温度不均匀的情况实现对焊接绝热气瓶绝热性能、泄漏和破损的综合检测。四、焊接绝热气瓶内胆材料热冲击损伤在实际应用中焊接绝热气瓶难免存在因管理或操作上的问题造成充装时预冷不够或未预冷的情况使气瓶受到低温热冲击的作用。热冲击可在材料表面瞬间产生很高的动态应力形成远高于静力和疲劳载荷作用时的破坏力。气瓶用304L不锈钢为亚稳态奥氏体不锈钢当低温热冲击应力达到或接近材料的屈服强度时会诱发马氏体相变发生一定程度的韧脆转变和疲劳极限降低现象在多次热冲击应力波的振荡作用下气瓶表面易诱发脆性破裂产生微裂纹并且随着热冲击次数的增加损伤会加剧。热冲击问题属冲击动力学问题其破坏作用主要是冲击应力波的作用难以用传统的静力学和准静力学理论来解释。目前国际上对热冲击损伤的理论研究尚处于初级阶段采用应力波理论虽能解释动态应力的形成和传递情况但至今尚难以建立有效的失效准则考察其破坏作用还主要依靠试验。此外在液氮冷冲击疲劳作用下焊接绝热气瓶内胆焊缝处可产生微观裂纹。但因裂纹为微观级在不考虑低温介质对内胆材料腐蚀作用的情况下对内胆的安全运行不构成危害。五、焊接绝热气瓶蒸发率自动检测与信息系统的开发焊接绝热气瓶定期检验的时间长仅蒸发率的检测就长达72