CN108267278A - 利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法 - Google Patents

利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法 Download PDF

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Abstract

利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，通过简便可行的“氨气/氮气混合气”配比工艺，同时提出了相应的计算方法与工艺步骤，通过试验准备、氮气置换、抽真空、充入氨气、氮气、保压、涂敷试纸或试剂，确保进行氨检漏试验时的可靠性、安全性、便捷性。

Description

利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法
技术领域
本发明涉及氨检漏试验方法，具体说的是利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法。
背景技术
作为一种压力容器检漏方法，氨检漏较卤素检漏、氦检漏具有工艺简单、操作简便的特点，但是作为一种易燃易爆的气体，目前现有的氨检漏方法并未对“氨气/氮气混合气”配比工艺提出明确，故在实际操作中，当不具备可靠的混合气气体浓度检测设备时，进行“氨气/氮气混合气”配比工艺操作带有很大的不确定性和随意性，使得氨检漏试验存在一定的不确定性与安全风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，通过简便可行的“氨气/氮气混合气”配比工艺，同时提出了相应的计算方法与工艺步骤，确保进行氨检漏试验时的可靠性、安全性、便捷性。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，包括以下步骤：
步骤一、试验准备：
准备体积为VN2的瓶装氮气和体积为VPV的待检测压力容器，确定检漏现场环境温度T、空气中氧气摩尔分数XAIR，O2以及环境压力Patm，利用热力学状态方程，得到待检测的压力容器未填充检漏气体时对应的空气摩尔数NAIR和瓶装氮气的体积VN2可利用的氮气摩尔数NN2。
步骤二、氮气置换：
步骤2.1、设定合适的氮气置换后压力容器内残留氧气摩尔分数XO2，依据公式（1）计算理论所需的氮气瓶数CN2，CN2向下圆整为CN2 *；
（1）
步骤2.2、依据公式（2）计算氮气置换后氮气瓶残留的氮气量对应的摩尔体积VM,N2。
（2）
步骤2.3、利用热力学状态方程和求得的VM,N2，计算氮气置换后氮气瓶残留氮气量对应的压力PN2 *；
步骤2.4、进行氮气置换作业，置换作业所需的氮气瓶数为CN2 *+1，当最后一瓶氮气的压力为PN2 *时结束置换作业；
步骤三、抽真空：
步骤3.1、设定合适的真空压力PPV,VA，依据氮气置换作业后氮气、氧气的摩尔分数，并利用热力学状态方程计算相应压力PPV,VA下压力容器内气体的摩尔数NPV,VA。
步骤3.2、抽真空作业，将压力容器抽至真空压力PPV,VA；
步骤四、充入氨气、氮气：
步骤4.1、选定气体检漏试验压力P1和浓度X1，利用热力学状态方程进行计算,达到气体试验压力P1和浓度X1时压力容器的气体混合物摩尔数N；
步骤4.2、计算达到气体试验压力P1和浓度X1所需填充的先通入气体的摩尔数N1，计算达到先通入气体试验压力P1和浓度X1所需填充的后通入气体的摩尔数N2；
步骤4.3、依据公式（5）计算中间压力下压力容器内气体混合物的摩尔体积VM,TX *，利用热力学状态方程和求得的VM,TX *计算充气中间操作压力PPV,TX *；
（5）
步骤4.4、选定氨气或氮气中的一种气体作为先通入气体进行对压力容器进行充气作业，待压力达到充气中间操作压力PPV,TX *后停止充气，并换另一种气体至试验压力P1，至此氨气和氮气的混合气达到先通入气体的试验压力P1和浓度X1，充气作业完成；
步骤五、保压、涂敷试纸或试剂，试验作业结束。
进一步，所述的步骤一的试验准备的具体方法是：
步骤1.1、确定环境压力Patm、空气中氧气摩尔分数XAIR，O2，测定检漏现场温度T，
步骤1.2、确定待检漏的压力容器的体积VPV、瓶装氮气规格压力PN2和体积VN2；
步骤1.3、利用热力学状态方程，通过待检漏的压力容器所处的环境压力Patm、检漏现场温度T和待检漏的压力容器的体积VPV计算未填充检漏气体时对应的空气摩尔数NAIR；
步骤1.4、利用热力学状态方程，通过瓶装氮气规格压力PN2、检漏现场温度T、瓶装氮气的体积VN2计算可利用的氮气摩尔数NN2；
步骤1.5、做好试验的硬件准备。
进一步，所述的步骤4.2中指出的达到先通入气体试验压力P1和浓度X1所需填充的先通入气体的摩尔数N1的计算方法为，先通入气体的浓度X1与摩尔数N之积。
本发明有益效果是：本发明修正并补充了现有的氨检漏试验方法，在不具备混合气气体浓度检测设备的前提下，仅仅通过科学合理的配比工艺、计算方法、工艺步骤，确保了氨检漏试验的可靠性、安全性、便捷性。
附图说明
图1为本发明的工艺步骤图。
具体实施方式
如图1所示，利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，包括以下步骤：
步骤一、试验准备：
准备体积为VN2的瓶装氮气和体积为VPV的待检测压力容器，确定检漏现场环境温度T、空气中氧气摩尔分数XAIR，O2以及环境压力Patm，利用热力学状态方程，得到待检测的压力容器未填充检漏气体时对应的空气摩尔数NAIR和瓶装氮气的体积VN2可利用的氮气摩尔数NN2。
步骤二、氮气置换：
步骤2.1、设定合适的氮气置换后压力容器内残留氧气摩尔分数XO2，依据公式（1）计算理论所需的氮气瓶数CN2，CN2向下圆整为CN2 *；
（1）
步骤2.2、依据公式（2）计算氮气置换后氮气瓶残留的氮气量对应的摩尔体积VM,N2。
（2）
步骤2.3、利用热力学状态方程和求得的VM,N2，计算氮气置换后氮气瓶残留氮气量对应的压力PN2 *；
步骤2.4、进行氮气置换作业，置换作业所需的氮气瓶数为CN2 *+1，当最后一瓶氮气的压力为PN2 *时结束置换作业；
步骤三、抽真空：
步骤3.1、设定合适的真空压力PPV,VA，依据氮气置换作业后氮气、氧气的摩尔分数，并利用热力学状态方程计算相应压力PPV,VA下压力容器内气体的摩尔数NPV,VA。
步骤3.2、抽真空作业，将压力容器抽至真空压力PPV,VA；
步骤四、充入氨气、氮气：
步骤4.1、选定气体检漏试验压力P1和浓度X1，利用热力学状态方程进行计算,达到先通入气体试验压力P1和浓度X1时压力容器的气体混合物摩尔数N1；
步骤4.2、计算达到气体试验压力P1和浓度X1所需填充的先通入气体的摩尔数N1，计算达到先通入气体试验压力P1和浓度X1所需填充的后通入气体的摩尔数N2；
步骤4.3、依据公式（5）计算中间压力下压力容器内气体混合物的摩尔体积VM,TX *，利用热力学状态方程和求得的VM,TX *计算充气中间操作压力PPV,TX *；
（5）
步骤4.4、选定氨气或氮气中的一种气体作为先通入气体进行对压力容器进行充气作业，待压力达到充气中间操作压力PPV,TX *后停止充气，并换另一种气体至试验压力P1，至此氨气和氮气的混合气达到先通入气体的试验压力P1和浓度X1，充气作业完成；
步骤五、保压、涂敷试纸或试剂，试验作业结束。
实施例1
利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法：
以“氨气/氮气混合气”为例进行氨检漏试验，对本发明内容进行描述：
步骤一、试验准备：
1.1确定环境压力Patm、空气中氧气摩尔分数XAIR，O2，测定检漏现场温度T。
1.2确定检漏的压力容器体积VPV、瓶装氮气规格（压力PN2、体积VN2）。
1.3利用热力学状态方程（如R-K方程），计算待检漏压力容器（环境压力Patm、温度T、体积VPV）未填充检漏气体时对应的空气摩尔数NAIR。
1.4利用热力学状态方程（如R-K方程），计算瓶装氮气（压力PN2、温度T、体积VN2）可利用的氮气摩尔数NN2。
1.5做好试验的硬件准备。
步骤二、氮气置换：
2.1设定合适的氮气置换后压力容器内残留氧气摩尔分数XO2，依据公式（1）计算理论所需的氮气瓶数CN2，CN2向下圆整为CN2 *。
（1）
2.2依据公式（2）计算氮气置换后氮气瓶残留的氮气量对应的摩尔体积VM,N2。
（2）
2.3利用热力学状态方程（如R-K方程）和求得的VM,N2，计算氮气置换后氮气瓶残留氮气量对应的压力PN2 *。
2.4进行氮气置换作业，实际置换作业所需的氮气瓶数为（CN2 *+1）。氮气置换作业中应密切注意氮气瓶上压力表，当最后一瓶氮气的压力为PN2 *时结束置换作业。
步骤三、抽真空：
3.1设定合适的真空压力PPV,VA（小于气压），依据氮气置换作业后氮气、氧气的摩尔分数，并利用热力学状态方程（如R-K方程）计算相应压力PPV,VA下压力容器内气体的摩尔数NPV,VA。
3.2抽真空作业，将压力容器抽至真空压力PPV,VA。
步骤四、充氨气、氮气（以氨气作为先通入气体，氮气作为后通入气体作为说明）：
4.1选定合适的氨检漏试验压力PPV，TX和氨气浓度XNH3。利用热力学状态方程（如R-K方程）计算达到试验压力PPV，TX和氨气浓度XNH3下压力容器的气体混合物摩尔数NPV,TX。
4.2依据公式（3）计算达到试验压力PPV，TX和氨气浓度XNH3所需填充的氨气的摩尔数NNH3,TX，依据公式（4）计算达到试验压力PPV，TX和氨气浓度XNH3所需填充的氮气摩尔数NN2,TX。
NNH3,TX= XNH3×NPV,TX （3）
NN2,TX=NPV,TX-NNH3,TX-NPV,VA （4）
4.3依据公式（5）或（6），计算中间压力下压力容器内气体混合物的摩尔体积VM,TX *，利用热力学状态方程（如R-K方程）和求得的VM,TX *计算充气中间操作压力PPV,TX *。
（5）
（6）
如用公式（5）表示先充氨气至中间操作压力PPV,TX *再充氮气至试验压力PPV，TX，如用公式（6）表示先充氮气至中间操作压力PPV,TX *再充氨气至试验压力PPV，TX。
4.4选定氨气或氮气中的一种气体进行充气作业，应密切注意压力容器上压力表，待压力达到充气中间操作压力PPV,TX *后停止充气，并换另一种气体至试验压力PPV，TX，至此“氨气/氮气混合气”达到氨检漏试验压力PPV，TX和氨气浓度XNH3。
步骤五、保压、涂敷试纸（试剂）、试验结束作业。
氨气作为检漏气体，可以通过试纸（试剂）进行检漏，但是氨气在空气中具有易燃易爆的危险，采用氨气加氮气混合的方法，降低待检漏容器内氧气含量，使检漏作业更加安全。

Claims (3)

1.利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、试验准备：
准备体积为VN2的瓶装氮气和体积为VPV的待检测压力容器，确定检漏现场环境温度T、空气中氧气摩尔分数XAIR，O2以及环境压力Patm，利用热力学状态方程，得到待检测的压力容器未填充检漏气体时对应的空气摩尔数NAIR和瓶装氮气的体积VN2可利用的氮气摩尔数NN2；
步骤二、氮气置换：
步骤2.1、设定合适的氮气置换后压力容器内残留氧气摩尔分数XO2，依据公式（1）计算理论所需的氮气瓶数CN2，CN2向下圆整为CN2 *；
（1）
步骤2.2、依据公式（2）计算氮气置换后氮气瓶残留的氮气量对应的摩尔体积VM,N2；
（2）
步骤2.3、利用热力学状态方程和求得的VM,N2，计算氮气置换后氮气瓶残留氮气量对应的压力PN2 *；
步骤2.4、进行氮气置换作业，置换作业所需的氮气瓶数为CN2 *+1，当最后一瓶氮气的压力为PN2 *时结束置换作业；
步骤三、抽真空：
步骤3.1、设定合适的真空压力PPV,VA，依据氮气置换作业后氮气、氧气的摩尔分数，并利用热力学状态方程计算相应压力PPV,VA下压力容器内气体的摩尔数NPV,VA；
步骤3.2、抽真空作业，将压力容器抽至真空压力PPV,VA；
步骤四、充入氨气、氮气：
步骤4.1、选定气体检漏试验压力P1和浓度X1，利用热力学状态方程进行计算,达到气体试验压力P1和浓度X1时压力容器的气体混合物摩尔数N；
步骤4.2、计算达到先通入气体试验压力P1和浓度X1所需填充的先通入气体的摩尔数N1，计算达到先通入气体试验压力P1和浓度X1所需填充的后通入气体的摩尔数N2；
步骤4.3、依据公式（5）计算中间压力下压力容器内气体混合物的摩尔体积VM,TX *，利用热力学状态方程和求得的VM,TX *计算充气中间操作压力PPV,TX *；
（5）
步骤4.4、选定氨气或氮气中的一种气体作为先通入气体进行对压力容器进行充气作业，待压力达到充气中间操作压力PPV,TX *后停止充气，并换另一种气体至试验压力P1，至此氨气和氮气的混合气达到先通入气体的试验压力P1和浓度X1，充气作业完成；
步骤五、保压、涂敷试纸或试剂，试验作业结束。
2.如权利要求1所述的利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，其特征在于：所述的步骤一的试验准备的具体方法是：
步骤1.1、确定环境压力Patm、空气中氧气摩尔分数XAIR，O2，测定检漏现场温度T，
步骤1.2、确定待检漏的压力容器的体积VPV、瓶装氮气规格压力PN2和体积VN2；
步骤1.3、利用热力学状态方程，通过待检漏的压力容器所处的环境压力Patm、检漏现场温度T和待检漏的压力容器的体积VPV计算未填充检漏气体时对应的空气摩尔数NAIR；
步骤1.4、利用热力学状态方程，通过瓶装氮气规格压力PN2、检漏现场温度T、瓶装氮气的体积VN2计算可利用的氮气摩尔数NN2；
步骤1.5、做好试验的硬件准备。
3.如权利要求1所述的利用氨气氮气的混合气对压力容器进行检漏试验的方法，其特征在于：所述的步骤4.2中指出的达到先通入气体试验压力P1和浓度X1所需填充的先通入气体的摩尔数N1的计算方法为，先通入气体的浓度X1与摩尔数N之积。
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