冷庫(kù)設(shè)計(jì)中要注意的安全問(wèn)題
冷庫(kù), 設(shè)計(jì)冷庫(kù)安裝 冷庫(kù)工程
摘要：本文主要介紹冷庫(kù)氨制冷系統(tǒng)的管道納入“壓力管道”后，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的要點(diǎn)，以及在施工中遇到問(wèn)題，希望引起有關(guān)方面重視。
關(guān)鍵詞：制冷系統(tǒng) 壓力管道 特種設(shè)備 工作溫度 管道材質(zhì)
冷庫(kù)建設(shè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，各種規(guī)范制度建立健全，對(duì)其安全性要求越來(lái)越嚴(yán)格。一九九六年四月、勞動(dòng)部頒發(fā)了《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》的通知，二OOO年國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部有發(fā)布了“工業(yè)全屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范”（GB50316-2000），二OO一年頒發(fā)的GB50072-2001《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)制冷系統(tǒng)中使用管子作為強(qiáng)制性條文規(guī)定：“制冷系統(tǒng)的管子應(yīng)采用無(wú)縫鋼管、其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》GB8163的要求，應(yīng)根據(jù)管內(nèi)的低工作溫度選用鋼號(hào)；管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)采用2.5Mpa（表壓）”。二00二年十二月二十六日，上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局在報(bào)刊上告示了壓力管道設(shè)計(jì)、安裝單位資質(zhì)，使冷庫(kù)的設(shè)計(jì)和建設(shè)納入了“壓力管道”管理范圍，現(xiàn)就二年來(lái)在氨制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工方面的實(shí)施談些想法。
由于制冷劑氨（NH3）為二級(jí)毒性的商品，當(dāng)在蒸汽中容量達(dá)0.5-0.6%，就要使人致死，同時(shí)氨蒸汽在空氣中含量達(dá)15.5-27%，遇明火就要爆炸。因此用于冷庫(kù)中高、低壓貯液桶、中冷器、油分離器等均屬壓力容器，各單位在購(gòu)置這些容器時(shí)都能認(rèn)真選擇生產(chǎn)廠，撿查合格證，使用中進(jìn)行檢測(cè)，這在行業(yè)中已習(xí)以為常。
勞動(dòng)部頒發(fā)了《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》的通知，對(duì)在生產(chǎn)、生活中輸送可能引起燃爆或中毒的危險(xiǎn)性較大的管道稱為壓力管道，為特種設(shè)備，將壓力管道的管理納入了法制管理階段。根據(jù)氨的毒性、及在冷庫(kù)中工作壓力，屬工業(yè)管道中“輸送GB50l60《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)、且設(shè)計(jì)壓力P＜4.0Mpa的管道”。即設(shè)計(jì)和施工的單位必須取得，才能從事氨為制冷劑冷庫(kù)的設(shè)計(jì)和施工。并不是找個(gè)技術(shù)人員業(yè)余設(shè)計(jì)一下就可解決的。
1 冷庫(kù)制冷管道
以氨為制冷劑的冷庫(kù)管道己定為GC2級(jí)的資格證書(shū)的工業(yè)管道，固此冷庫(kù)中氨的管道設(shè)計(jì)必須遵守GB50316-2000“工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范”中的條文。和以往氨制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較、應(yīng)特別注意主要以下幾方面。
1.1 制冷管道材質(zhì)的選擇
制冷管道材質(zhì)的選擇與制冷劑的溫度有關(guān)，以往在冷庫(kù)中均用GB/T8163的10?；?0＃碳鋼，執(zhí)行了《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》后，根據(jù)氨制冷劑的工作溫度對(duì)照規(guī)范提供的金屬管道“使用溫度下限”來(lái)選擇管道的材質(zhì)。目前是：-l9至150℃選用20＃碳素?zé)o縫鋼管；-29至150選用10＃碳素?zé)o縫鋼管（牌號(hào)GB/T8163）；-40至150℃選用16Mn無(wú)縫鋼管（牌號(hào)GB/T8163）；-50至150℃選用09MnD（無(wú)牌號(hào)）低合金無(wú)縫鋼管或者選用0Cr18Ni9（牌號(hào)GB4237）高合金（不銹鋼材質(zhì)的）無(wú)縫鋼管。因此冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范中強(qiáng)制性條文中規(guī)定“制冷系統(tǒng)的管子應(yīng)采用牌號(hào)為GB/T8163無(wú)縫鋼管”，不能滿足冷庫(kù)建設(shè)的需要。
1.2 監(jiān)察規(guī)定
根據(jù)“監(jiān)察規(guī)定”在管道中所有彎頭、三通、變徑均采用鍛造件及軋制無(wú)縫管件，其材質(zhì)選擇也應(yīng)根據(jù)使用時(shí)制冷劑溫度來(lái)確定，過(guò)去在冷庫(kù)中使用鴨咀彎、褲?rùn)n彎等人工特制管件不再使用。
1.3 管道表
在設(shè)計(jì)中壇加了管道表等內(nèi)容，它要對(duì)每一段制冷管道進(jìn)行編號(hào)，匯總成表，在表中應(yīng)表明設(shè)計(jì)條件、試驗(yàn)條件、管道等級(jí)、隔熱數(shù)據(jù)、施工等級(jí)、壓力管道類別等。并繪制管段表，管段平面、透視圖，在這些文件中對(duì)管子、彎頭、三通、大小頭、管帽、儀表管嘴、法蘭、螺栓/螺母、閥門、過(guò)濾器等均一一表明。在化工系統(tǒng)中，管道表是由從事工業(yè)管道專門技術(shù)人負(fù)責(zé)制定的。而在冷庫(kù)設(shè)計(jì)中也要有制冷工藝設(shè)計(jì)者來(lái)完成，增加工作量是非在大的。
1.4 管道機(jī)械強(qiáng)度和剛度
在設(shè)計(jì)中還應(yīng)對(duì)管道機(jī)械強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算，還應(yīng)對(duì)管道支架類型進(jìn)行選擇，這些在化工系統(tǒng)中應(yīng)有管道機(jī)械工程師來(lái)計(jì)算，目前通過(guò)采用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算或請(qǐng)單位來(lái)完成。
1.5 管道的焊縫探傷
在設(shè)計(jì)中還應(yīng)明確表明對(duì)管道應(yīng)進(jìn)行焊縫探傷的要求，溫度高于-29℃、焊縫探傷不得少于5%，但為了保準(zhǔn)施工質(zhì)量，一般在設(shè)計(jì)說(shuō)明中要求不低于10-20%，高于GB50235-97《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。對(duì)于溫度低于-29℃的管道，均應(yīng)100%射線照相檢驗(yàn)，其質(zhì)量不得低于Ⅱ級(jí)。
2 壓力管道”的施工
冷庫(kù)氨制冷系統(tǒng)的管道作為特種設(shè)備“壓力管道”來(lái)施工，由于《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》剛實(shí)施不久，困難還是比較多的，尤其是在溫度低于-40℃系統(tǒng)中。
2.1 業(yè)主的職責(zé)
首先是業(yè)主不理解該規(guī)定，尤其是執(zhí)行了該監(jiān)察規(guī)定后使冷庫(kù)建設(shè)的投資壇加，因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上，16Mn無(wú)縫鋼管價(jià)格約是20＃碳素?zé)o縫鋼管的1.17倍，而高合金的無(wú)縫鋼管是20＃無(wú)縫鋼管的5倍，16Mn和高合金的無(wú)縫鋼管的管件無(wú)現(xiàn)售的成品，需施工單位采購(gòu)后送到加工廠定做。加工周期要一個(gè)月左右，因此有些業(yè)主往往不報(bào)監(jiān)，找支施工隊(duì)安裝了事，既可不安低溫要求選擇無(wú)縫鋼管材質(zhì)、又可不拍片和支付監(jiān)察費(fèi)用。但對(duì)今后的使用留下了隱患，好似有只定時(shí)炸彈隨時(shí)可能爆炸。
2.2 《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》
《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A表中對(duì)不同材質(zhì)、牌號(hào)管道都標(biāo)有使用溫度下限，但《化工管道設(shè)計(jì)規(guī)范》（HGJ8-87）中對(duì)低溫用鋼鋼管低試驗(yàn)溫度要求比上述規(guī)范要求低，比如10號(hào)鋼，當(dāng)壁厚≤8mm時(shí)，低溫度為-40℃，20號(hào)鋼壁厚≤14mm時(shí)，低溫度為-30℃。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制冷設(shè)備生產(chǎn)廠設(shè)計(jì)人員特別熟悉，因此在市場(chǎng)投標(biāo)中對(duì)選用鋼管材質(zhì)有些混亂，業(yè)主也弄不清楚。
2.3 凍結(jié)裝置
冷庫(kù)氨制冷系統(tǒng)在凍結(jié)裝置中，一般氨蒸發(fā)溫度在-45以上。只有在貯藏金掄魚(yú)等海鮮品冷庫(kù)蒸發(fā)溫度在-70℃。從工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)角度講，-45℃應(yīng)選用09MnD低合金無(wú)縫鋼管或0Cr18Ni9高合金無(wú)縫鋼管。凍結(jié)間根椐蒸發(fā)器大小，管徑有七、八種，但09MnD或0Cr18Ni9無(wú)縫鋼管市場(chǎng)上無(wú)貨供應(yīng)。冷庫(kù)氨制冷系統(tǒng)施工周期一般三-四個(gè)月，如果想辦法到鋼廠去訂貨、取到管子后再去加工管件，那年那月才能實(shí)施？在施工中曾碰到一工程，凍結(jié)間溫度為-35℃，氨蒸發(fā)溫度為-43℃，買不到設(shè)計(jì)規(guī)定鋼材，只能將庫(kù)溫、蒸發(fā)溫度均提高5℃，采用16Mn為材質(zhì)鋼材。以后在使用中又如何？不得而知。也許你要問(wèn)，凍結(jié)裝置本身是如何解決管材的？?jī)鼋Y(jié)裝置不屬壓力容器、特種設(shè)備，它采用管材一般是10或20號(hào)鋼。但凍結(jié)裝置中采用-40℃以下蒸發(fā)溫度是普遍的情況，大量出現(xiàn)，希望有關(guān)部門能重視，組織力量妥善解。
《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》復(fù)蓋面是比較廣的，冷庫(kù)氨制冷系統(tǒng)的管道涉及范圍僅占其中一小部分，而冷庫(kù)在食品加工企業(yè)、流通領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，過(guò)去一貫是按《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)作為氨制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，目前執(zhí)行了《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》后可使冷庫(kù)管道設(shè)計(jì)更安全，可壁免冷庫(kù)管道使用中龜裂跑氨等事故。建議在今后《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，根據(jù)氨系統(tǒng)管道使用溫度等特點(diǎn)，充實(shí)管道材質(zhì)選用等內(nèi)容，并使制冷系統(tǒng)原理圖、管道透視圖等溶入壓力管道設(shè)計(jì)中內(nèi)容，使冷庫(kù)設(shè)計(jì)和施工更好地執(zhí)行規(guī)范，冷庫(kù)建設(shè)更上一個(gè)臺(tái)階。
