CN104913193B - 一种夹层低温容器内容器的检漏方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种夹层低温容器内容器的检漏方法和装置，通过将低温压力容器内容器放置在检漏装置内，来模拟容器在低温高压工况时的，漏点的扩大情况，与其相配使用的装置包括一个绝对不漏的壳体，和连接壳体内外的管道，通过管道向内容器充入低温液体后，进行保压和计算，得出容器的漏率是否在设计范围内，本发明结构简单，检漏方便准确，装置可以反复使用。

Description

一种夹层低温容器内容器的检漏方法和装置

技术领域

本发明涉及一种压力容器的检漏方法和装置，具体涉及一种夹层低温容器内容器的检漏方法和装置。

背景技术

低温容器是装载低温液体并承载高压的压力容器。容器分为内容器和外容器，内容器中装低温液体并承受液体挥发成气体的高压力，内容器和外容器之间形成一个夹层，通常在夹层中填充绝热材料并保持夹层较高的真空度，让内容器能够保持低温状态。如果容器有漏点就会造成夹层内真空度下降，夹层的绝热性下降，导致内容器温度升高，低温液体汽化，低温容器不合格。并且有一些低温容器在装入低温介质之前是完全合格的，但是在装入低温介质之后，由于内容器的环境发生变化，导致材料和焊缝中一些小的缺陷在低温、高压的环境下扩大，产生漏点。

目前低温容器的内容器检漏方法有以下几种。

第一种方法是内容器按国家标准做气压气密试验。但是一般压力容器的压力值都比较高，压力表的读数灵敏度不高(一般灵敏度是0.1MPa)。低温容器中一般要求夹层真空漏气速率≤6×10^-6Pa·m³/s，而一些绝热深冷压力容器的夹层真空漏气速率达到≤6×10^-7Pa·m³/s，漏气每天压力变化是以Pa为单位的,所以单纯的从气密性试验中检查微小的漏孔是不现实的。

第二种方法是按照氦检漏方法检漏。氦检漏的方法是将内容器内抽真空达到15Pa以下，然后在内容器外部用氦罩罩住，氦罩内喷入氦气，然后采用氦质谱检漏仪检漏。一个低温容器中有很多种类从宏观到微观的大小缺陷，有些大的缺陷在常规的氦检漏下能够检查出来，有些小的缺陷只有真空度达到10^-4Pa时氦检漏才能检查出来，还有些特殊的缺陷在常温常压下对内容器进行氦检漏是检查不出来的，例如图1所示，此时氦检漏的结果是合格的。但是低温容器的工作状态时低温、高压，有时可能会出现这种情况：就是正常的氦检漏没有发现漏孔，但是在充装低温介质后，就发现该容器夹层真空度在不断下降，排出低温介质后夹层真空度又保持不变。出现这种情况的原因是内容器在充装低温介质后出现了漏孔，材料和焊缝中一些小的缺陷在低温、高压的环境下扩大，导致内容器出现微小漏孔，如图2所示。所以正常的氦检漏是没有办法检查这种容器的漏孔。

第三种方法是射线检测法。射线检测法是在容器焊接完后进行焊缝射线探伤，观察焊缝是否有缺陷，缺陷是否符合设计要求。此种方法只可见大的缺陷，而不能检查出微小的针孔缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压力容器的检漏方法和装置，能够使低温内容器在未套合装焊外容器前就能检测出内容器是否存在微小漏孔。

为了解决上述问题，本发明采用以下步骤：

一种夹层低温容器内容器的检漏方法，包括以下步骤：

(1)将待检内容器放置在一个密封的空间内；

(2)对密封空间进行抽真空；

(3)保持密封空间密封，在密封空间保压到预定时间后，观察密封空间内的压力变化，根据压力变化值判断内容器是否存在泄漏，若压力变化在预设值的范围内，则容器没有泄漏，若压力变化在预设值的范围外，则容器存在泄漏；在进行步骤(3)之前，在内容器内充入有定量的低温液体；在进行步骤(3)的过程中，要保持内容器内的压力始终处于内容器在正常工作时的最大工作压力。

优选方案中，在对密封空间进行抽真空之后，密封空间与内容器之间夹层的压力小于3Pa。

这样就可以在进行的检测的过程中来模拟低温压力容器在最大工作压力的情况下，是否符合泄漏标准，假如最大工作压力在预设标准内，那么就可以保证该低温压力容器在投入到正常使用时绝对不漏；其中3Pa一般位于压力表量程中间位置，都可以方便观察压力变化。

一种真空夹层低温容器的检漏装置，包括用于容纳内容器的壳体，在其壳体的下部固设有排放管，在其排放管上依次连接有压力检测装置和截止阀，在壳体的中部安装有进出液管，所述进出液管一端与待检内容器连接，另外一端延伸至壳体外；在壳体的上部安装有检测管，所述检测管一端与待检内容器连接，另外一端延伸至壳外。

在检测管位于壳体外的一节管道上安装有放气阀、安全阀和压力表。

在所述壳体内的底部还固设有多块用于支撑内容器的支撑板；

在所述壳体的内壁固设有用于保温的保温层。

所述壳体包括一端设有开口的空腔，还包括用于密封壳体的盖板，在开口上安装有橡胶密封垫。

所述支撑板的一端设有“V”形的缺口。

所述保温层为保温棉或者珍珠棉。

采用这种方法和装置后：就可以在低温压力容器套合装焊前，将内容器放入检漏装置内后，即可模拟该低温压力容器在正常使用时的工况，尤其是容器在低温状态下，承受最高工作压力时，能够检测出漏点是否扩大或者扩大的程度是否在设计范围内。

该检漏装置的结构简单、强度高，操作维护简单方便，安全可靠，不需要专职人员管理，且可以反复循环使用，并且保温层选用保温棉或者珍珠棉，这两种材料无毒无害，可塑性强，而且能够起到很好的保温效果。

在检测的过程中，只需观察该检漏装置压力表的压力值上升情况，就可以非常灵敏的检测到内容器在工作条件下是否存在漏点，并计算漏点的漏率是否能够满足设计要求。

如果该检漏装置检测出容器存在漏点，则只需将低温压力容器从检漏装置取出，将存在漏点处去除缺陷并焊接，避免了在套合后充装低温介质出现漏点而导致低温压力容器报废，为制造低温压力容器的厂家节省了大量的人力、物力和财力。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明背景技术中提及到漏点在常温状态下的剖视图；

图2为本发明背景技术中提及到漏点在加以低温高压后的剖视图；

图3为本发明的时序图；

图4为本发明的主视图；

图5为本发明在图4中A-A处的剖视图；

图中：壳体1、真空保温层2、内容器3、盖板4、支撑板5、低温液体6、检测管7、进出液管8、截止阀9、放气阀10、安全阀11、压力表12、压力检测装置13、橡胶密封垫14、排放管15。

具体实施方式

如图4和5所示：采用碳钢板焊接一个顶部可以打开的方形壳体1，和在壳体1内的底面上焊接上两块一端带有“V”形缺口的支撑板5，在制作一个与壳体1开口配合使用的盖板4，并且在盖板4与壳体1接触面上设置凹凸面，并且在壳体1与盖板4之间装配上橡胶密封垫14；而后在壳体1的一端焊接三根管道，底部一根管道上依次装配压力检测装置13和真空截止阀9；壳体1中部焊接上一根用于连接内容器3的进出液口管道8；在其壳体1的上部安装一根一端与内容器3连接，另外一端位于壳体1外的检测管7，并且在该检测管7位于壳体1外的一节管道上安装有放气阀10、安全阀11和压力表12。

而后在壳体1的内壁和盖板4上安装用于保温的保温层2，其中保温层2可以选用保温棉或者珍珠棉；在使用前对壳体1进行检查和测试，必须保证壳体1里面干净、干燥、不漏；为了确保壳体绝对不漏，壳体采用多层钢板套装焊接。

操作步骤：如图3所示：

打开盖板4，将低温压力容器的内容器3吊入至壳体1内，当内容器3在支撑板5上放置稳当后，将壳体1中部的进出液管8道安装在内容器3的其中的一个液位口上，将壳体1上部的检测管7装配在内容器3的另外的一个液位口上，此时在将内容器3除了两个液位口以外的所以孔洞全部进行封堵，并且采用加装铜垫或者涂抹密封胶的方法确保被封堵的孔洞绝对不漏。

而后盖上盖板4，压紧橡胶密封垫14，将抽气泵与壳体1底部的排气管15连接，相应的阀门都关闭好后，打开抽气泵对壳体1抽取真空，此时观察底部管道上的压力检测装置13，压力检测装置13可以是膜盒压力表或者压力传感器，其中膜盒压力表的量程可以选用0Pa到10Pa，当壳体内部气压小于3Pa时，关闭抽气泵，并且观察压力检测装置13变化，假如变化在预设范围内，继续下一步；范围外，对壳体1进行检查，找出漏点。

当压力检测装置13检测到的压力基本上趋于稳定后，通过进出液管道8向内容器3充入低温介质6，如果该储罐是液态二氧化碳储罐，则低温介质采用液态二氧化碳，如果是液态氮储罐，则低温介质采用液氮，此时观察内容器3压力表12，当压力达到内容器3的设计的最高压力时，停止充入，并且保持内容器在正常工作时压力。

当压力表12无明显变化，即可进行保压，当达到预设保压时间后记录压力表12的变化值，并且进行验算看是否符合设计要求。

验算方法，例如：72小时后，壳体1夹层真空度没有发生变化，则说明内容器3在正常工作时是不漏的，此内容器3合格；如果真空度下降，则通过计算该内容器3的漏率是否符合设计要求。

假设内容器3在试验过程当中真空度下降，将此内容器3放入壳体1里面时夹层体积为15m³，夹层温度为-30℃。

根据理想气体状态方程PV＝nRT

P：夹层压力，单位Pa；

V：夹层体积，单位m³；

n：夹层二氧化碳气体摩尔质量，单位mol；

R：理想气体常数，R＝8.31Pa·m³·mol^-1·K^-1；

T：夹层温度，单位K；

假如夹层中的压力增加1Pa，那么

$\mathrm{\Δ}n=\frac{\mathrm{\Δ}p\·V}{RT}=\frac{1\×15}{8.31\×(273.15-30)}mol=0.00742mol$

那么夹层中进入标准状况的气体体积为

ΔV＝Δn·22.4＝0.00742×22.4L＝0.166L

由此可见，只要内容器3向夹层中进入标准状况气体0.166L，那么夹层中压力将上升1Pa，通过观察夹层压力值的上升情况，就可以非常灵敏的检测到内容器3在工作压力下是否存在漏点。

假设内容器3的容积为15m³，在保压72小时后，夹层真空度下降1Pa，那么内容器3的漏气速率为

Q_漏＝V_内·Δp/t＝15×1÷(3600×72)＝5.7×10^-5Pa·m³/s

最后根据计算结果，看是否满足设计要求，漏率在设计范围外，超标时则用局部漏点检查方法找出漏点进行返工，如果夹层压力没有变化，则证明该内容器3没有漏点，是合格的，可以进入下一步工序。

Claims (6)

1.一种夹层低温容器内容器的检漏装置，包括用于容纳内容器的壳体（1），在壳体（1）的下部安装有排放管（15），在排放管（15）上依次连接有压力检测装置（13）和截止阀（9），其特征在于：

在壳体（1）的中部安装有进出液管（8），所述进出液管（8）一端与待检内容器连接，另外一端延伸至壳体（1）外；

在壳体（1）的上部安装有检测管（7），所述检测管（7）一端与待检内容器连接，另外一端延伸至壳体（1）外；

在检测管（7）位于壳体（1）外的一节管道上安装有放气阀（10）、安全阀（11）和压力表（12）；

在所述壳体（1）内的底部还安装有多块用于支撑待检内容器的支撑板（5）；在所述壳体（1）的内壁设有用于保温的保温层（2）。

2.根据权利要求1所述的一种夹层低温容器内容器的检漏装置，其特征在于：所述壳体（1）包括一端设有开口的空腔，还包括用于密封壳体（1）的盖板（4），在开口上安装有橡胶密封垫（14）。

3.根据权利要求1所述的一种夹层低温容器内容器的检漏装置，其特征在于：所述支撑板（5）的一端设有“V”形的缺口。

4.根据权利要求1所述的一种夹层低温容器内容器的检漏装置，其特征在于：所述保温层（2）为保温棉或者珍珠棉。

5.根据权利要求1所述的一种夹层低温容器内容器的检漏装置，其特征在于：使用权利要求1所述装置的检漏方法，包括以下步骤：

( 1 ) 将待检内容器放置在一个密封的空间内；

( 2 ) 对密封空间进行抽真空；

( 3 ) 保持密封空间密封，在密封空间保压到预定时间后，观察密封空间内的压力变化，根据压力变化值判断内容器是否存在泄漏，若压力变化在预设值的范围内，则容器没有泄漏，若压力变化在预设值的范围外，则容器存在泄漏；

在进行步骤（3）之前，在内容器内充入有定量的低温液体；在进行步骤（3）的过程中，要保持内容器内的压力始终处于内容器在正常工作时的最大工作压力。

6.根据权利要求5所述的一种夹层低温容器内容器的检漏装置，其特征在于：在对密封空间进行抽真空之后，密封空间与内容器之间的夹层的压力小于3Pa。