氨制冷系统实施“压力管道”中一些问题的探讨 论文作者：赵育川
摘要：本文主要介绍冷库氨制冷系统的管道纳入“压力管道”后，在设计中应注意的要点，以及在施工中遇到问题，希望引起有关方面重视。
关键词：制冷系统 压力管道 特种设备 GC2级 工作温度 管道材质
冷库建设随着科学技术的发展进步，各种规范制度建立健全，对其安全性要求越来越严格。一九九六年四月、劳动部颁发了《压力管道安全管理与监察规定》的通知，二OOO年国家质量技术监督局和建设部有发布了“工业全属管道设计规范”（GB50316-2000），二OO一年颁发的GB50072-2001《冷库设计规范》中对制冷系统中使用管子作为强制性条文规定：“制冷系统的管子应采用无缝钢管、其质量应符合现行国家标准《流体输送用无缝钢管》GB8163的要求，应根据管内的最低工作温度选用钢号；管道的设计压力应采用2.5Mpa（表压）”。二00二年十二月二十六日，上海市质量技术监督局在报刊上告示了压力管道设计、安装单位资质，使冷库的设计和建设纳入了“压力管道”管理范围，现就二年来在氨制冷系统设计和施工方面的实施谈些想法。
由于制冷剂氨（NH3）为二级毒性的商品，当在蒸汽中容量达0.5-0.6%，就要使人致死，同时氨蒸汽在空气中含量达15.5-27%，遇明火就要爆炸。因此用于冷库中高、低压贮液桶、中冷器、油分离器等均属压力容器，各单位在购置这些容器时都能认真选择生产厂，捡查合格证，使用中进行检测，这在行业中已习以为常。
劳动部颁发了《压力管道安全管理与监察规定》的通知，对在生产、生活中输送可能引起燃爆或中毒的危险性较大的管道称为压力管道，为特种设备，将压力管道的管理纳入了法制管理阶段。根据氨的毒性、及在冷库中工作压力，属工业管道GC2级中“输送GB50l60《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质、且设计压力P＜4.0Mpa的管道”。即设计和施工的单位必须取得GC2级的资格证书，才能从事氨为制冷剂冷库的设计和施工。并不是找个技术人员业余设计一下就可解决的。
1 冷库制冷管道
以氨为制冷剂的冷库管道己定为GC2级的工业管道，固此冷库中氨的管道设计必须遵守GB50316-2000“工业金属管道设计规范”中的条文。和以往氨制冷系统设计比较、应特别注意主要以下几方面。
1.1 制冷管道材质的选择
制冷管道材质的选择与制冷剂的温度有关，以往在冷库中均用GB/T8163的10＃或20＃碳钢，执行了《工业金属管道设计规范》后，根据氨制冷剂的工作温度对照规范提供的金属管道“使用温度下限”来选择管道的材质。目前是：-l9至150℃选用20＃碳素无缝钢管；-29至150选用10＃碳素无缝钢管（牌号GB/T8163）；-40至150℃选用16Mn无缝钢管（牌号GB/T8163）；-50至150℃选用09MnD（无牌号）低合金无缝钢管或者选用0Cr18Ni9（牌号GB4237）高合金（不锈钢材质的）无缝钢管。因此冷库设计规范中强制性条文中规定“制冷系统的管子应采用牌号为GB/T8163无缝钢管”，不能满足冷库建设的需要。
1.2 监察规定
根据“监察规定”在管道中所有弯头、三通、变径均采用锻造件及轧制无缝管件，其材质选择也应根据使用时制冷剂温度来确定，过去在冷库中使用鸭咀弯、裤档弯等人工特制管件不再使用。
1.3 管道表
在设计中坛加了管道表等内容，它要对每一段制冷管道进行编号，汇总成表，在表中应表明设计条件、试验条件、管道等级、隔热数据、施工等级、压力管道类别等。并绘制管段表，管段平面、透视图，在这些文件中对管子、弯头、三通、大小头、管帽、仪表管嘴、法兰、螺栓/螺母、阀门、过滤器等均一一表明。在化工系统中，管道表是由从事工业管道专门技术人负责制定的。而在冷库设计中也要有制冷工艺设计者来完成，增加工作量是非在大的。
1.4 管道机械强度和刚度
在设计中还应对管道机械强度和刚度进行计算，还应对管道支架类型进行选择，这些在化工系统中应有管道机械工程师来计算，目前通过采用计算机软件计算或请专业单位来完成。
1.5 管道的焊缝探伤
在设计中还应明确表明对管道应进行焊缝探伤的要求，温度高于-29℃、焊缝探伤不得少于5%，但为了保准施工质量，一般在设计说明中要求不低于10-20%，高于GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》的规定。对于温度低于-29℃的管道，均应100%射线照相检验，其质量不得低于Ⅱ级。
2 压力管道”的施工
冷库氨制冷系统的管道作为特种设备“压力管道”来施工，由于《压力管道安全管理与监察规定》刚实施不久，困难还是比较多的，尤其是在温度低于-40℃系统中。
2.1 业主的职责
首先是业主不理解该规定，尤其是执行了该监察规定后使冷库建设的投资坛加，因为目前市场上，16Mn无缝钢管价格约是20＃碳素无缝钢管的1.17倍，而高合金的无缝钢管是20＃无缝钢管的5倍，16Mn和高合金的无缝钢管的管件无现售的成品，需施工单位采购后送到加工厂定做。加工周期要一个月左右，因此有些业主往往不报监，找支施工队安装了事，既可不安低温要求选择无缝钢管材质、又可不拍片和支付监察费用。但对今后的使用留下了隐患，好似有只定时炸弹随时可能爆炸。
2.2 《工业金属管道设计规范》
《工业金属管道设计规范》附录A表中对不同材质、牌号管道都标有使用温度下限，但《化工管道设计规范》（HGJ8-87）中对低温用钢钢管最低试验温度要求比上述规范要求低，比如10号钢，当壁厚≤8mm时，最低温度为-40℃，20号钢壁厚≤14mm时，最低温度为-30℃。这个标准对制冷设备生产厂设计人员特别熟悉，因此在市场投标中对选用钢管材质有些混乱，业主也弄不清楚。
2.3 冻结装置
冷库氨制冷系统在冻结装置中，一般氨蒸发温度在-45以上。只有在贮藏金抡鱼等海鲜品冷库蒸发温度在-70℃。从工业金属管道设计角度讲，-45℃应选用09MnD低合金无缝钢管或0Cr18Ni9高合金无缝钢管。冻结间根椐蒸发器大小，管径有七、八种，但09MnD或0Cr18Ni9无缝钢管市场上无货供应。冷库氨制冷系统施工周期一般三-四个月，如果想办法到钢厂去订货、取到管子后再去加工管件，那年那月才能实施？在施工中曾碰到一工程，冻结间温度为-35℃，氨蒸发温度为-43℃，买不到设计规定钢材，只能将库温、蒸发温度均提高5℃，采用16Mn为材质钢材。以后在使用中又如何？不得而知。也许你要问，冻结装置本身是如何解决管材的？冻结装置不属压力容器、特种设备，它采用管材一般是10或20号钢。但冻结装置中采用-40℃以下蒸发温度是普遍的情况，大量出现，希望有关部门能重视，组织力量妥善解。
《工业金属管道设计规范》复盖面是比较广的，冷库氨制冷系统的管道涉及范围仅占其中一小部分，而冷库在食品加工企业、流通领域内广泛应用，过去一贯是按《冷库设计规范》来作为氨制冷系统设计的依据，目前执行了《工业金属管道设计规范》后可使冷库管道设计更安全，可壁免冷库管道使用中龟裂跑氨等事故。建议在今后《冷库设计规范》中，根据氨系统管道使用温度等特点，充实管道材质选用等内容，并使制冷系统原理图、管道透视图等溶入压力管道设计中内容，使冷库设计和施工更好地执行规范，冷库建设更上一个台阶。