氨制冷系统管道安装过程中的要点控制

氨制冷系统管道安装过程中的要点控制

作者：陈其锦

来源：《科技创新与应用》2016年第26期

摘 要：氨制冷系统管道安装工程质量的好坏，是影响氨制冷系统安全运行的重要因素。文章从管道材料、管道布置、吹扫试验三方面对氨制冷系统管道安装过程中的特殊要求进行阐述，通过要点控制，进而有效地提高管道安装质量，保障氨制冷系统安全运行，防止事故的发生。

关键词：氨制冷；管道安装；要点控制 1 概述

氨，是一种无色气体，有强烈的刺激气味，极易液化，在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压至700KPa到800KPa，即液化成无色液体，同时放出大量的热。液态氨汽化时吸收大量的热，使周围物质的温度急剧下降。氨的蒸发潜热大，单位质量制冷量、单位容积制冷量均大，消耗臭氧潜能值ODP和使全球变暖潜能值GWP则均为零[1]，是一种非常理想的制冷剂。然而氨具有极大的危险性，在空气中爆炸极限为15%-28%，最高容许质量浓度为30mg/m3，当氨蒸汽在空气中体积分数达到0.5%-0.6%时，人在其中停留0.5 h即可中毒。 因此以氨作为制冷剂的制冷系统的关键问题是安全问题，其核心是管道安全。氨制冷系统管道安装工程质量的好坏，是影响氨制冷系统安全运行的重要因素。 2 安装过程中的要点控制 2.1 管道材料

选择合格的管道材料，是氨制冷系统安全运行的前提。在对材料的把控上，以下几点在安装过程中需要特别注意。

管道材料在安装前必须进行除锈、清洗和干燥，保证系统的清洁。氨制冷系统是一个封闭的系统，氨在系统内不停地进行液化-汽化循环。管道内部如果有铁锈、焊渣或污物，则有可能堵塞节流阀件、滤网，影响系统正常运行，降低氨压缩机的效率和使用寿命，如果杂物或焊渣进入压缩机气缸则可能会造成拉缸事故[2]。因此，安装前应做好管道材料的清洁工作，将钢管内的铁锈、污物除去，把管道内壁清理干净，为了确保系统洁净，采用氩弧焊打底的焊接工艺，以避免产生焊渣等杂物。

弯管在管道系统中是受力最为薄弱的地方，也是易形成应力集中的地方，为了减缓弯管所承受的应力，减小制冷剂在其流动的阻力损失，一般采用工厂预制的弯曲半径不小于3.5倍

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（热弯）或4倍（冷弯）管径的弯管。这类弯曲半径的弯管，在有制造许可的压力管道元件生产厂家是可以事先订制的。

氨制冷系统管道三通的做法与其他管道的也有所不同，为减少介质流动阻力，要求支管弯制成弧形，且弧形方向与介质流动方向一致，再与主管焊接，如图1所示；当支管与干管直径相同且直径小于50mm 时，则需将干管局部加大一号，再按上述要求焊接，如图2所示；当管道变径时，应采用同心异径管，如图3所示： 2.2 管道布置

在安装过程中，特别需要注意氨制冷系统管道的布置，既要避免形成“气袋”、“液囊”，也要分析管道柔性，合理设置补偿。

氨制冷系统管道的布置，对其供液管应避免形成“气袋”，回气管应避免形成“液囊”。在安装过程中，应严格按照要求，液体管道不得有局部向上的凸出部分，以免形成“气袋”；气体管道在走向上不得有局部下凹，以免形成“液囊”。水平布置的制冷系统的回气管外径大于108mm时，其变径元件应选用偏心异径管接头，并应保证管道底部平齐。同理，从液体干管引出支管，应从干管底部或侧面引出，从气体干管上引出支管，应从干管顶部或侧面接出。 低压侧制冷管道的直线段超过100m，高压侧制冷管道直线段超过50m时，应设置补偿器，并应在管道的适当位置，设置导向支架和滑动支、吊架。这一要求很容易被忽视。做一个简单的分析，就可以了解安装管道补偿器的必要性。低压侧管道的最低工作温度取-48℃，高压侧管道的排气温度取140℃，管道安装环境温度取20℃，低压侧管道按100m20无缝钢管计算得到的收缩量为70mm，高压侧管道按50m20无缝钢管计算得到的伸长量为70mm，应用胡克定律可以计算低压侧管道由热位移引起的轴向拉力为136MPa，高压侧管道由热位移引起的轴向压应力为266MPa，已经超出20无缝钢管的许用应力130MPa。这时如果没有合理设置导向支架，管道存在拉应力或压缩应力过大而导致破坏的可能[3]。因此，在管道安装过程中，对于较长的氨制冷直线管道，应安装补偿装置。 2.3 吹扫试验

管道的吹扫排污应在强度试验和严密性试验之前进行，吹扫合格以后进行强度试验。在这个环节常见的问题有吹扫不合格，强度试验不合格，严密性不合格。

整个氨制冷系统应是一个密封而又清洁的系统，不得有任何杂物存在，因此吹扫工作非常重要，必须严格按要求进行。安装工作完成后，必须用压缩空气对整个系统进行扫吹。吹扫应用0.8MPa（表压）的压缩空气，进行分段吹扫、排污。在每个分段的最低点设排污口，反复几次，直至将污物全部吹出。吹扫的顺序按主管、支管依次进行。吹扫出的脏物，不得进入已吹扫合格的管道。吹扫过程中，注意观察，目测排气无烟尘时，在距离排气口0.3m的地方设置一处白漆木靶，如果5min内木靶无铁锈、尘土、水分或其他杂物，即吹扫合格。

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目前，安装单位对氨制冷系统管道的焊接质量控制都很严格，很少出现因为焊接或者装配原因导致强度试验不合格。但是在强度试验现场，常有试验不合格的情况出现，其原因是未在安装阀门前进行严密性试验，阀门产生内漏，导致试验不合格。氨制冷系统管道阀门在安装前每一个阀门都应清洗，除去油污和铁锈，并注意检查密封效果，作强度试验和严密性试验，其试验应力应按设计文件和设备技术文件的规定进行，合格后应保持干燥。

强度试验合格后，将系统压力降至其各自对应的设计应力，继续保持这个压力值，6h后开始记录压力表读数，经24h查验压力表读数。在此过程中，也有可能出现超过允许值的压力降。其原因是没有严格按照以上要求进行试验。安装单位通常采用空气作为试验介质，强度试验合格后，将系统压力降至严密性试验压力，然后马上开始记录压力表读数或者没有严格按规定6h后开始记录读数。这样做的后果就是管道内空气没有一个足够长时间的冷却稳压的过程，管道内因气体温降导致的压降难以计算，很容易导致严密性试验不合格。必须严格按照严密性试验的要求，稳压以后再进行读数，确保严密性试验的可靠、有效。 3 结束语

文章旨在叙述氨制冷系统管道在安装过程中的特殊规定，从管道材料、管道布置、吹扫试验三个方面提出一些需要特别注意或者容易忽视的地方，希望能为氨管道的安装、监督检验有帮忙、指导作用。 参考文献

[1]史国敏.氨作为制冷剂的技术分析[J].高桥石化，2005（1）：53.

[2]肖进华.氨制冷系统压力管道安装的注意事项[J].特种设备安全技术，2006（1）：44-45. [3]熊从贵，林翔，林通.氨制冷系统的压力管道安全[J].工业安全与环保，2015（41-2）：49-51.

作者简介：陈其锦（1983-），男，工程师，主要从事承压类特种设备检验工作。