压力容器夹层真空效率提升应用范文

摘要：简要说明低温压力容器夹层空间的构成，介绍了低温产品夹层真空的指标性能及夹层除气处理方法，并结合公司产品结构与特性开发新技术、新工艺，通过试验证明该项目取得的成效，从而提高了产品真空质量，加快了产品制作效率。

关键词：压力容器；新技术；新工艺；真空质量；制作效率

引言

低温液体运输车、低温贮罐、低温罐箱是我公司的主要产品，其中低温容器夹层真空效率是影响容器性能使用最重要的指标之一，因此夹层除气处理是压力容器非常关键的工序。目前，国内大多数压力容器企业对夹层真空除气处理工艺都较为复杂、保守且多样化，制作周期长且效率低。如何提高产品质量，加快产品制作效率成了技术人员首要攻坚的难题？近年来，随着自动化技术的快速发展，越来越多的机械制造业在对产品制作的工艺上融入了自动化控制技术，使复杂的制造工艺达到安全、可靠、稳定的运行水平，从而提高了企业经济效益。为此技术人员结合产品结构与特点，一方面对现有工艺进行改进，另一方面成功将抽真空工艺融入到自动化控制系统，并通过产品试验取得了非常好的成效，从而提高了产品质量和制作效率。

1罐体夹层基本结构

1.1夹层组成

夹层是由内容器与外壳之间形成的密闭空间，内容器为不锈钢材料，外壳一般为碳钢材料或不锈钢材料。外壳上装有抽真空阀门、测量夹层真空的规管和规管阀门、吸附剂装置及防爆装置。

1.2真空绝热夹层

采用真空绝热方式，真空绝热是在夹层内部填充或不填充绝热材料，并抽成真空的绝热方式。绝热材料一般为粉末、纤维纸、多层及多层内放置多屏等材料。

2夹层处理工艺

2.1处理目的

产品入烘箱后，采取内外加热、热氮气循环置换和抽真空的方式给夹层空间进行除气处理，经过处理后的产品，夹层真空度、漏放气速率均符合GB/T18443—2010等标准要求。

2.2工艺流程

罐体套装完后→入烘箱做内、外加热→抽真空→热氮气循环置换（包含充氮、置换静置）→夹层氦检→抽高真空及内外加热→高抽完成后出烘房→夹层漏放气速率测量。

2.3配套设施

配套设施包括氮气贮罐、氮气加热炉、抽真空机组（分低抽机组和高抽机组）、抽真空冷却机组、低温容器、燃烧器加热系统、隔热烘房等。

2.4夹层处理工艺

附图低温产品进入加热烘房后，夹层除气处理工艺流程附图。

3研究置换技术方案

3.1以往置换方案

1）产品夹层按指定次数置换处理，不分容积大小。

2）规定每一次置换的时间，按时间控制各节点工序。

3）手动操作阀门、机组设备、充氮气、加热等环节。

4）抽真空、氮气加热机组按经验、按时间操作启动。

5）烘房底部采取电热丝加热产品外壳，未做内加热。

3.2存在的问题

1）人工手动操作不方便；

2）易误操作造成设备损坏；

3）产品夹层置换效果差、能耗高；

4）抽真空周期长、产品制作效率低；

5）人工投入量大。

3.3确定新方案

针对以上问题，技术人员通过查阅大量的资料，经过多次的生产试验，提出了新的技术和工艺。具体如下：

1）由1台主机电脑控制所有抽真空和加热工序操作，显示屏中设置参数控制每道工序的运行，显示屏中可清晰看到工艺流程图、工艺运行图、数据采样图、运行曲线图、故障报警表等图像。

2）采用露点仪测量每一次置换的夹层气体分子的干湿度数据，并将每一次置换结束后的真空度数据都进行延时采样，结合每一次测量和采样的数据适时调整置换时间和次数。

3）以置换次数的增加依次缩短抽真空时间，依次加长氮气静置时间，并将氮气温度控制到120～150℃以内。

4）采取2种置换方式：①以时间置换产品夹层；②以压力值来置换产品夹层。2种方式可根据产品延时采样值相互切换运行。

5）采取内外加热方式，将电加热改成天然气加热，利用风机将循环热风送入烘房内部使罐体均匀受热，并将烘房温度由原先的100℃提高到150～180℃，内容器温度控制在150～180℃。

4产品试验

4.1选2台产品做试验

图号为BDCU53D-13-262、BDCU53D-13-264。

4.2试验条件

1）2台产品试验保持同步进行，选用同种材质完成套胆前的全部工序。

2）2台产品漏率均＜1×10-9Pa•m3/s。

3）环境温度为22℃，相对湿度67%，大气压为101.421kPa。

4.3数据处理

真空夹层漏放气速率由式(1)计算：Q=(P1-P2)VK/t（1）式中：Q为低温绝热压力容器漏放气速率，Pa•m3/s；P1为容器封结时夹层真空度，Pa；P2为静置时间t后的夹层真空度，Pa；t为静止时间，s；V为管路真空夹层容积，m3；K为夹层容积的修正系数，真空绝热容器K=1，真空多层绝热管路K=0.9，真空粉末绝热容器K=0.6。

4.4检验依据

GB18442—2011《低温绝热压力容器》，GB18443.2—2010《低温绝热压力容器试验方法-真空度测量》，GB18443.4—2010《低温绝热压力容器试验方法-漏放气率测量》。

4.5试验结果

4.5.1产品效率

产品夹层置换时间由原来固定的120h降低到了72h，高抽时间由原来的30h降低到了24h；单台产品能耗节约了4500元左右。

4.5.2产品质量

采取新方案处理的产品，夹层封结真空度和漏放气速率明显好于旧方案处理的产品。

5结语

通过该项目的开发和应用，提高了产品真空质量，加快了产品制作效率，减少了产品运行能耗，降低了产品制作成本，设备的安全操作性能得到了提高，抽真空工艺得到了简化和规范。实现了对产品抽真空工序的自动化控制操作，尤其在无人在岗的情况下，依然可以安全、稳定、可靠的运行完成每一道工序，减少了人工投入量，为产品夹层抽真空工序取得了绝对优势。

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会.低温绝热压力容器:GB18442—2011[S].北京:标准出版社,2011.

[2]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.真空绝热深冷设备性能试验:GB/T18443—2010[S].北京:标准出版社,2010.

[3]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.低温液体汽车罐车:JB/T4783—2007[S].北京:机械工业出版社,2007.

[4]全国锅炉压力容器标委会.低温液体罐式集装箱:JB/T4784—2007[S].北京:机械工业出版社,2007.

[5]徐成海.真空低温技术与设备[M].2版.北京:冶金工业出版社,2007.

[6]王继常.第八讲:真空系统设计[J].真空,1998(5):49-51.

[7]司海娟,闫森智,吴忠军,等.压力容器氦泄漏检测方法及其选择[J].石油化工设备,2011,40(6):96-98.

[8]曹慎诚.真空检漏技术[M].北京:化学工业出版社,2011.

[9]姜建芳.西门子S7-300/400PLC工程应用技术[M].北京:机械工业出版社,2012.

作者：江伟 单位：江西制氧机有限公司