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1、真空绝热深冷压力容器结构、设计及制造工艺要点简介 目录一，真空绝热深冷压力容器的基本构造二、内容器的结构设计要点三、外壳的结构设计要点四、内容器与外壳支承连接设计要点五、仪表及管路结构的特殊性六、关于吸附剂和吸附装置七、涉及安全的结构、计算核查及关键制造工艺保证要点 立式粉末真空绝热罐 高真空多层绝热罐 一，真空绝热深冷压力容器的基本构造1.1，内容器（材质一般为奥氏体不锈钢）设计用于盛装深冷液体，一般包括： 筒体、封头旋转形承压主壳体； 工艺人孔（非必备）因深冷容器允许不设置人孔，不设置人孔时，如工序需要两封头装焊后再装焊内件、或穿壁接头需内侧施焊，就需设置工艺人孔。工序需要完成后永久封闭；
2、深冷容器允许不设置检查孔及人孔允许不设置是因为：a、深冷容器结构设计要抓绝热这个主要矛盾、检查孔及人孔必然加大漏热；b、大部分深冷液体对金属无腐蚀或仅轻微腐蚀、无需进罐检查和清理内壁，确可以不设置检查孔及人孔；c、深冷容器内容器100%RT检测、经耐压试验和最严格的氦致密检测、奥氏体不锈钢（包括焊接接头及焊缝）在低温下强度不降反升、韧性也下降不多，有条件不设置检查孔及人孔；d、“允许”不等于禁止，不等于不要慎重考察，对于腐蚀性介质（如CO2配低合金钢内容器的深冷容器），还是应考虑设置检查孔或人孔。 工艺吊耳内外壳体装配需要； 抗外压加强环内容器因氦致密检测需要工艺性抽真空操作，当图样规定真空夹
3、层要进行气压或气密试验时内容器也受外压； 抗支承反力的局部加强环或板壳体受支承作用之局部应力较大，一般需设置强环或板； 上进液喷淋头、下进液分布或搅拌器（一般仅LNG需要）、溢流管咀、差压液位计引管特殊管咀、出液防涡器等管系内件设上进液喷淋头是为了冷液均匀进入、设下进液分布或搅拌器是为了防LNG分层，设溢流管咀是为了直光控制充满率，设防涡器是为了防涡旋型蒸发和保护机械型抽液设备使用安全； 引管穿壁接头（凸缘）为改善结构的焊接性能而设，避免薄壁管与较厚壳壁直接相焊；1.2，外壳（材质一般为碳素钢或低合金钢）用于密封维持真空绝热层真空，一般包括： 筒体、封头旋转形承外压主壳体； 抗外压加强环外壳在
4、真空工况下工作； 抗支承反力的局部加强环或板壳体受支承作用之局部应力较大，一般需设置强环或板； 引管穿壁接头为改善结构的焊接性能而设，避免薄壁管与较厚壳壁直接相焊； 防爆装置座； 吊耳； 支座；1.3，真空绝热夹层，一般包括： 绝热材料纯真空型、粉末真空型、纤维真空型、反辐射真空型；绝热材料的护持材料防沉降、防松、防脱； 引管功能管线需穿越真空绝热夹层； 吸附材料及其吸附装置为延长真空寿命而设吸附材料，为吸附材料发挥效能而设吸附装置； 内容器与外壳相互连接、支撑的构件内容器不可能悬浮于外壳中，必有连接、支撑的构件； 抽真空流道管为加大抽吸速度而设；1.4，管路系统，一般包括： 安全泄放与放空管
5、； 差压液位计引管； 满液指示管（溢流管、最高液位直观取信管）； 上、下进液管； 增压器进液、出气管深冷液体卸液特殊需要，取自容器本身液体汽化反馈给气相空间，产生气压挤压出液。即使用机械抽吸出液也需一定气压维持吸入口的防气蚀压头； 抽真空引管； 吸附材料破空管吸附装置中零件，为吸附材料发挥效能而设吸附装置；1.5，阀门、附件、仪表 控制各管路开、闭的控制阀门； 紧急切断阀（一般易燃、有毒介质者设）防手动阀失灵和火灾情况无法操作手动阀； 真空封结阀抽空结束后维持夹层真空； 真空检测阀抽空结束后夹层真空就开始下降，投用后需掌握在用期间实际真空度； 仪表控制阀； 安全泄放装置切换或三通阀如下述需双设
6、安全泄放装置； 内容器安全阀（一般两件，一件在线“值班”，另一件待岗或离岗校检）； 内容器防爆片装置（一般两件，一件在线“值班”，另一件待岗）； 外壳防爆装置万一内容器中液体漏入夹层时，外壳需防超压爆裂； 压力表； 液位计； 真空检测规管； 阻火器（一般易燃介质者设）排放（包括主动排放和超压泄放）易燃介质时，应通过阻火器排放，以防回火；静电接地端子（一般易燃介质者设）。二、内容器的结构设计要点2.1、结构设计的对象是设计载荷，内容器结构承受的基本载荷有：2.1.1 设计压力（P，单位MPa，表压）。2.1.2 储液量达到额定充满率时，介质产生的液柱静压力。液柱静压力按照介质在标准大气压下沸点时
7、的状态进行计算。如果其值低于5P时，可以忽略不计。2.1.3 操作工况下，内容器支承处的反力。这种反力应由最大介质重量、内容器重量以及必要时的地震载荷共同决定。2.1.4 温差载荷内容器从环境温度冷却到操作温度过程中，内容器在支承点处承受的温差载荷。由于内容器、管道及外壳之间不同的热膨胀引起的管道反作用力。并分别考虑下列工况：进液冷却过程：内容器热状态，管道系统冷状态，外壳热状态；充装及卸料过程：内容器、管道系统均是冷状态，外壳热状态；储存过程：内容器冷状态，管道系统热状态，外壳热状态。容器制造过程中夹层抽真空时，由于内、外壳体不同温度载荷，应考虑下列连接处的载荷：内容器在支撑点处的温差载荷；
8、内、外容器之间的管道以及与内容器连接处的载荷。2.1.5 耐压试验时的压力载荷及在内容器支承处产生的反力。2.1.6 空罐承受的载荷：空罐运输时内容器、夹层支承及连接处至少承受下列惯性载荷：运输方向2g加速度；向上方向1g加速度；向下方向1.7g2g加速度；与运输方向垂直的水平方向至少1g加速度。吊装时的载荷按照具体起吊工况确定，如对内容器及夹层支承连接处、吊耳连接部位产生的载荷等。对立式容器应考虑在制造、运输、吊装等卧置状态时，内容器及夹层支承承受的载荷。2.1.7 内容器承受夹层空间施加的外压载荷，其值取外壳防爆装置的排放压力，且不小于0.1MPa。2.1.8 操作时, 压力急剧波动引起的
9、冲击载荷。2.1.9 液体进入内容器时，由液体冲击引起的作用力。2.2、内容器承载结构特点：针对内容器承受的载荷特点，相应地应有其承载结构特点。主要应考虑到如下各方面：2.2.1、尽量避免结构突变，这是所有低温容器结构设计的通理；2.2.2、管壁与壳壁厚度一般相差较大，两者直接插焊不易保证焊接质量，管道穿壁宜加过渡接头；如图： 2.2.3、穿壁过渡接头与壳体焊缝、内伸边角倒钝，这是所有低温容器结构设计的通理；2.2.4、一般不用外加强圈抵抗外压，一是外加强圈焊接量大、不利于控制焊接变形，再者外加强圈占用夹层空间、加大该空间内结构件装配难度，三则使冷热界面靠近、不利于绝热；2.2.5、为简化结构
10、、减少漏点、减少导热通道，如无腐蚀性检查必要，一般不设检查孔，为方便内件安装一般设工艺人孔。 需要设检查孔时，要充分考虑温度补偿，典型结构如图： 2.3、夹层真空建立前后耐压试验：耐压试验目的是针对容器的设计运行载荷以一定的超载系数考验容器结构的抗压强度、抗变形能力、接头密封性能。由于夹层真空建立前后内容器的设计运行载荷不同即对象载荷不同，故而：夹层真空建立前后内容器的耐压试验值应有区别：内容器与外壳组装前，内容器的耐压试验压力至少按下列计算确定:a) 液压试验:PT=y（P0.1）b) 气压试验:PT=g（P0.1）式中：y-液压试验超载系数，我国规范规定y=1.25g-气压试验超载系数，我
11、国规范规定g =1.15（99版容规）；g =1.10（2008版固规）；PT试验压力，单位为兆帕（MPa）；当立式容器卧置液压试验时，试验压力应记入立式时液柱静压力。P设计压力，单位为兆帕（MPa）。内容器与外壳组装完成，且形成真空夹层后，内容器的耐压试验压力取上式中耐压试验压力值减去0.1MPa. 在用容器之内容器耐压试验也不能一概按“形成真空夹层后”的情况处理，如果真空已完全丧失，还是应按夹层真空建立前的情况处理，如真空部分丧失，理论上应是剩余多少、耐压试验压力减多少。三、外壳的结构设计要点3.1、承外压结构特点：为减重一般设置密集低矮型内加强圈，外压筒体计算长度一般取决于加强圈的惯性矩
12、、而非筒体许用长度；3.2、管道穿壁的特殊考虑：管道引自低温端的内容器，而外壳材料一般为碳钢或低合金钢，外壳难以耐受管壁低温，一般应设不锈钢过渡连接，使低温管壁与外壳之间有足够热阻。以防碳钢或低合金钢外壳材料遭受深冷载荷。且应充分考虑温度补偿。典型结构1：弯管柔性补偿： 典型结构2：直管穿出时波纹管补偿： 3.3、抽真空流道的特殊考虑：内容器外壁与外容器内壁构成密闭腔，真空绝热需要对此腔抽真空。抽真空是关键制作工艺之一。此腔中填满绝热材料，绝热材料的存在会加大抽真空难度，这就需要合理设置抽真空流道。为此一般采取将真空吸口延伸至绝热材料内部（甚至设置多个延伸吸口）的措施以降低流阻。 3.4、外壳
13、防爆装置要点概述： 3.4.1、开启压力开启压力应能够防止内容器失稳，且不超过0.5bar；3.4.2、泄放面积装置的泄放面积应不小于0.34mm2/L内容器容积，且任何情况下不必超过5000mm2。 这是国外成熟、公开研究成果。即：A =340 V ，A爆破装置的排放面积，mm2；V内容器的几何容积，m3，且Di=80足矣！3.4.3、常态可靠密封 外壳防爆装置与真空腔连通，密封可靠关系到能否有效维持绝热所需真空度。3.4.4、机械性安全 主要应考虑主动预防泄放起跳件或爆破件飞溅伤人。四、内容器与外壳支承连接设计要点4.1、解决连接件强度要求与热阻要求矛盾的种种措施简介真空绝热深冷压力容器有
14、载液内容器和与内容器外壁构成绝热真空腔（真空夹层）的外容器，内外容器之间需要支撑、连接。设计的支撑、连接件必须满足承载强度、刚度要求。满足承载强度、刚度要求需要结构件有足够的壁厚和尽可能短的长度。但内外容器之间温差大（一般内容器设计温度为196，外容器设计温度为50），较大的壁厚和较短的长度导致结构件热阻小，从导致容器的隔热性能差。妥善处理该矛盾是真空绝热深冷压力容器结构设计的重要内容之一。现将目前处理该矛盾的种种措施扼要介绍如下：4.1.1、用柔性构件吊、拉内容器，使其悬置于外壳中心。比如吊带、压带、拉带组成支撑、连接系统。 其优点是：柔性吊、拉构件只承拉力，故受力状态简单明确、易于计算掌握
15、；柔性吊、拉构件可以充分利用夹层空间，加大构件长度，从而加长热桥，且不必担心失稳。其缺点是：柔性吊、拉构件全截面承拉应力，安全系数不能低，且构件材料一般为不锈钢，设备自重大、成本高；因柔性吊、拉构件充分利用夹层空间，致使内、外容器套合时施工难度大、不易控制位置尺寸；高真空多层绝热结构夹层空间狭小，不允许“充分利用”，柔性吊、拉构件基本无法采用。4.1.2、两端封头处设抗弯、剪、拉压支撑件。 其优点是：支撑点少至两个，结构简单、热桥少；其缺点是：支撑件抗弯、剪、拉、压，应力状态不好、单位截面积承载能力低，一般只应用于小型容器。但法国40英尺液氢罐箱敢于用此结构！4.1.3、穿越内容器的交叉抗弯、
16、剪杆系。 弊严重大于利，目前已极少见！其优点是：充分利用内容器的内腔空间，加大构件长度，从而加长热桥，又不多占用夹层空间；其缺点是：杆系要穿越内容器，内容器需加密封套管，增加了内容器上的密封焊点；刚性密封套管的存在恶化了内容器热胀冷缩适应性；增加了内容器上的结构不连续点、有多处局部应力、恶化了内容器受力状态。4.1.4、用于立式容器的下支柱加横压结构。下支柱承受工作状态载荷，横压结构承受卧置运输时的空罐运输载荷。目前该结构应用最广。其优点是：承受工作状态载荷之下支柱长度易于掌控、需要时辅加热阻构件也易于设置，设计自由度较大；横压结构只承受卧置运输时的空罐运输载荷，承截面不大，热阻较大；结构简单
17、、热桥少、内、外容器套合时施工容易。其缺点是：下支柱承压，需考虑轴向压应力和压杆失稳的联合承载能力，致使热桥加长时截面积也随之加大，抵消了通过加长热桥来加大热阻的效果，往往需要设置辅加热阻构件。4.1.5、用于卧式容器前后下支柱加前后上压柱结构。 前（指滑端）下支柱、上压柱（或仅前上压柱）承压，后（指固端）下支柱（或包括后上压柱）承压、剪、弯联合载荷，目前该结构应用最广。其优点是：结构简单、内、外容器套合时施工容易；适应性好、适用于包括夹层空间狭小的高真空多层绝热在内的多种结构；其缺点是：承压柱状构件直线连接内外壳，热桥短，需选用热阻大的材料制造该类构件，而热阻大的材料往往是非金属，不得不设计
18、辅助结构以防焊接热流可能对非金属的伤害；外壳上开孔封焊点多，不利于防泄漏控制；支点处壳体上局部应力大，需加补强结构。4.2、结构强度计算应特别注意的内容。4.2.1、应特别注意热应力的存在。4.2.2、内、外容器间总存在支承结构，不可忽视由此产生的壳体局部应力核算。4.2.3、内、外容器间支承构件的可靠性与内容器强度、刚度同样重要，安全系数宜同等采用。4.2.4、特别注意，不可忽视细长形抗压、弯构件的失稳核算。4.2.5、各个构件、即使形状相同，其所在方位不同应力状态也可能大异，应特别注意。五、仪表及管路结构的特殊性5.1、关于气封液结构概要。 为满足进、出料等使用功能要求，内外容器之间总是需
19、要有管道连通。这些连通管也是热桥，我们希望它们热阻大些。有意加长管道长度固然是加大热阻的措施之一。但影响最大的却是“穿透”与否，所谓“穿透”这里指的是内外容器之间连通管中常存液体。如果这些连通管中不存液体、即未“穿透”，那么导热仅仅是管壁导热，如果这些连通管中存在液体、即“穿透”，那么导热不仅仅是管壁导热、而存在严重得多的液体导热。两者区别是巨大的、对容器的隔热性能影响巨大。设计气封液结构就是要防止“穿透”。所谓气封液结构类似于生活水系统中的液封气结构，所不同的是，液封气结构是为了封住难闻气体冒出，液封气结构是液在下“U”形弯管中封气，反之气封液结构是气在上“U”形弯管中封液。气封液结构之所以
20、能达到气封液的目的，道理是外部空气对管内介质加热在上“U”形弯管中形成带压气体腔、其压力与气相压力与液柱静压力之和平衡，液体将被此带压气体腔封堵不能上行通过。 5.2、液位测量的特殊困难及目前普遍做法。 因为绝热真空夹层的存在，且内容器储存的液体温度低，使得液位测量器件的选用大受限制。目前尚未找到理想的解决办法，行业普遍做法是选用差压式液位计。差压式液位计需要气液相各引一根连管。又由于所测液体温度低，液相引出连管中如通过液体，则不但“穿透”，而且出外壳后的管段中的液体受空气加热立即汽化，于是某一管段中气液共存、界面不清，液位计量将无准信可言。故液相引出连管需要设计特殊结构，避免“穿透”和界面不
21、清的现象。普通容器用的浮子式液位计用在此处需穿越真空夹层安装，会大大增加漏热量并增加真空泄漏的风险，且难以维修更换，故难以采用。电容式、电阻式、界面反射式等液位计因电感元件需在深冷级低温下工作，对其可靠性难以信任，而且穿越真空夹层安装，难以维修更换，故亦难以采用。震荡感应式液位计目前只在液氦级低温下工作，其精度才有实际意义。气液相感温直观结霜界面式液位计安装简单，但测量精度低，且只适用于CO2级低温，在深冷级低温下已无可辨界面，亦不可用。目前普遍做法是采用差压式液位计。5.3、差压式液位计上、下连管的特殊性。差压式液位计需要上、下连管引取气、液相压力，感应元件感知气、液相压力之差，显示仪表将其
22、转换成液位高度信号。原理与普通容器所用差压式液位计相同。但在深冷级低温下使用的不同之处是：5.3.1、深冷液体液面不平静（尤其是装卸过程），要注意尽量提高上连管末口，使其远离液体液面从而避免可能的液体冲击，确保取到稳定的气相压力。5.3.2、由于所测液体温度为深冷级低温，下连管即液相引出连管中如有液体通过，则不但“穿透”，而且出外壳后的管段中的液体受空气加热立即汽化，于是某一管段中汽液共存、界面不清，液位计量将无准信可言。故液相引出连管也需要设计气封液结构，并且此处的气封液结构要尽量靠近内容器器壁设置（即液相最低点），避免“穿透”和界面不清的现象。5.4、满足预冷操作要求的喷淋管结构。 真空绝
23、热深冷压力容器新投入使用或停用复温后重新投入使用时，其整个容器与环境温度平衡、即处于所谓热态。 如果在热态下向罐内以集注方式注入（如下进液口注入）深冷液体，那么注入口附近构件的冷却速度与远离注入口构件的冷却速度相差大，容器将遭受较大的热应力冲击。故在热态下向罐内注入深冷液体时应设法使各部位冷却速度相近。简单易行的办法就是设置喷淋充液管路（或装置），使液体从顶部喷淋注入，使得充液时内容器能被均匀冷却。喷淋头上喷淋孔的通过总面积应不小于喷淋管截面积。 喷淋头上喷淋孔的布置与出口角应使得充液时内容器能被均匀冷却。5.5、液氧介质及腐蚀性介质的排尽安全；排尽口应能使容器内的液体及可能存在于深冷液体中的
24、固体颗粒杂物完全排尽。这对于液氧容器的使用安全尤为重要。对于液氧容器，液氧中往往存在固体颗粒状碳氢化合物。比如乙炔（C2H2），在空气中的的含量约0.2PPM，空分产液氧时分离不尽会有部分进入液氧中，乙炔在液氧中的溶解极限是5.9cm3/L,超过此浓度时，乙炔呈白色固体颗粒析出悬浮于液氧中。悬浮于液氧中的乙炔固体颗粒相互碰撞、满足燃烧条件就将爆炸。（有多次恶性事故报道！）液氧容器中存在乙炔或其它碳氢化合物固体颗粒是十分危险的。多次注入液氧的容器，如不及时排污，底部（每次使用输出可能用不到底部部分的液体）液体中碳氢化合物含量不断积累可能超溶解极限而析出悬浮固体颗粒。故对于液氧容器与腐蚀性介质容器
25、来说，排污是关乎安全使用的大事。GB16912-2008氧气及相关气体安全技术规程规定：液氧储罐液氧中乙炔含量每周至少化验一次，控制其值不超过百万分之0.1。用户需要根据分析数据排污或据分析统计数据定期排污。设计者当然应提供能够排尽的排污接口。腐蚀性介质排不尽则将加重局部腐蚀。排尽口结构与普通容器排尽口结构无甚差异。5.6、准确控制充装率的满液指示管设计。深冷容器应严格控制充满率，以避免容器遭受液体膨胀压力。一般规定：盛装深冷介质的容器，在初始充装状态下，充装非易爆介质的液相容积应不大于内容器几何容积的95%，充装易爆介质的液相容积应不大于内容器几何容积的90%。前面说到过液位测量的特殊困难。
26、目前普遍做法是采用差压式液位计。但差压式液位计也非理想之选、而是无耐何的现实选择。完全依赖它来指示深冷容器中液面是否到达规定最高液位，尚难充分信任。因此，一般要加设满液指示管，此管进口设在最高液位处，充液时打开阀门，当液面到达规定最高液位时，此管出口处溢出液体，可以直观、可靠地得知容器中液面是否到达规定最高液位。5.7、其他注意事项。5.7.1、包括阀门、零件和支撑件的管道系统设计时应综合考虑下列载荷：不低于系统安全泄放装置的开启压力；温度变化产生的载荷；安全泄放装置泄放过程中产生的载荷（泄放反力）。5.7.2、应清楚标明各个接口和附件的用途，防止被意外开启。5.7.3、管路系统的设计、制造和
27、安装应避免热胀冷缩、机械颤动或振动等所引起的损坏，必要时应考虑补偿结构和固定结构。5.7.4、在允许使用铜管的地方，应采用铜锌焊接或具有相同强度的金属接头，铜锌焊料的熔点不应低于525，且在任何情况下，都不应降低铜管的强度；5.7.5、所有管路应在承受4倍内容器工作压力时不会破裂。5.7.6、两端均可关闭且有可能存留液体的管路，应设置超压泄放装置，其设定压力不宜超过1.5倍管路系统设计压力，且满足管路系统压力等级要求。5.7.7、管路系统阀门宜标明介质流向，并且截止阀应标明开启和关闭方向。5.7.8、设置抽真空与真空度检测装置真空阀门和真空接头的漏气速率应小于510-7（Pam3/s）。真空阀
28、门和真空接头应采用保护装置，出厂检验后应铅封。贮存易燃介质的容器，应采用不会产生火花的真空规管，并设置保护罩。5.7.9、自增压汽化器的设计自增压汽化器的压力等级应与内容器的设计压力相匹配，所选用的材料应与装运介质相容，且考虑使用工况中材料的热胀冷缩影响。自增压汽化器的汽化量应能满足设计排液速率和升压速率的要求。六、关于吸附剂和吸附装置6.1、因维持真空寿命的需要，需设计吸附装置。 世上不存在绝对不泄漏的密封，或者说泄漏、渗漏是无时无处不存在的，即使用钢板制成使象蛋壳一样不开孔的容器，也存在渗漏过程。那么，初始获得的真空能维持多久呢？或者说真空寿命能有多长呢？这可根据相关标准提供的方法计算。计
29、算和实践证明，在真空夹层加入吸附剂可数倍延长真空寿命。但为达效果，吸附剂的加入是有位置性与工艺性讲究的，为满足所加吸附剂的位置性与工艺性要求，需要设置吸附剂和吸附装置。6.2、关于吸附剂的选用要求。真空夹层用分子筛吸附剂应符合GB/T 13550、HG/T 2690的规定。真空夹层中冷侧放置的深冷吸附剂应采用在深冷、真空状态下吸附性能好的吸附剂（5A分子筛）。储存液氧介质的深冷容器应使用在富氧环境下不会发生爆炸的吸附剂。真空夹层热侧可放置适量的吸氢剂。真空夹层内放置的常温与深冷吸附剂的吸附量，一般应能满足5年真空寿命的要求。深冷作用型吸附剂应进行活化处理。6.3、标准对吸氢材料尚无规定，但应无
30、毒、非易燃，有镍、锆、铂、钯等及其氧化物，目前多用PDO。6.4、高低温型吸附剂的设置目的及用法要点。所谓低温型吸附剂是指吸附剂在冷态下起吸附气体作用的吸附剂，分子筛即属此类。设置此类吸附剂的目的是吸附与真空夹层接触的各种材料的放气，以延长真空寿命。正因为其在冷态下起吸附气体作用的特点，此类吸附剂应紧贴内容器设置，利用内容器壁温冷却之。所谓“高温”型吸附剂是指吸附剂在常温下起吸附气体作用的吸附剂，PDO等吸氢材料即属此类。设置此类吸附剂的目的是吸附以溶入钢板晶界、再于另一侧释放的方式穿透外壳渗入真空夹层的氢气，以延长真空寿命。正因为其在常温下起吸附气体作用的特点，此类吸附剂应紧贴外壳设置，利用
31、接近环境温度的外壳“温暖”之。6.5、低温型吸附装置的结构要点。 如上述，低温型吸附剂应紧贴内容器设置。这还只是针对其在冷态下起吸附气体作用的特点所采取的措施。此外，低温型吸附剂还有即使在常温下也有很强的吸收水分的能力。吸附剂打开包装后如与空气接触，必然会吸收空气中水分，吸收了多少水分就意味着它失去了多少“在岗履职”的能力，故装填前应进行活化处理，即加热吐气，令它吐出气吸收的水分“空腹饥饿上岗”。还有问题：活化处理后必须置于密封吸附装置中，并将此装置装入真空夹层，不允许再与空气接触，即必须“闭口上岗”，而“上岗”后必须开口才能“吃气”。问题是“上岗”后吸附装置已处于真空夹层，与外界不相通，如何
32、打开吸附装置的密封让它开口呢？前提是不可破坏真空夹层的密封性。这就是低温型吸附装置的结构设计要点。具体应如何设计，限于时间，不能赘述。有兴趣的朋友可参阅拙作“真空绝热容器夹层吸附剂盒的结构设计”（低温工程2003.3）。七、涉及安全的结构、计算核查及关键制造工艺保证要点作为检查方，重点要关注的是安全。7.1、计算核查要点7.1.1、受压元件计算7.1.1.1、核查输入载荷条件： 不可遗漏温度、温差、内压，外压，局部拉、压、弯、扭、剪等各种可能的载荷； 移动式容器还应考虑动载。7.1.1.2、核查计算依据、如用软件计算应核查软件时效性；7.1.1.3、计算项目不可漏项，至少包括如下项目： 所有受
33、压元件都应计算； 计算内容齐全（各种可能的载荷下的强度、刚度、稳定性）； 容易疏忽的是：反置工艺人孔外压计算，输入的外压应是耐压试验压力。7.1.2、支承元件计算7.1.2.1、核查输入载荷条件： 温度、温差、本体重、介质重、操作与检修附加重、雪载等；固定容器还应考虑地震、风载等；移动式容器还应考虑动载；7.1.2.2、核查计算依据、如用软件计算应核查软件时效性；7.1.2.3、计算项目不可漏项，至少包括如下项目： 所有支承元件都应计算； 计算内容齐全（各种可能的载荷下的强度、刚度、稳定性）；支承元件计算容易疏忽的是杆状元件的稳定性计算。7.1.3、安全泄放装置的计算与设置7.1.3.1、计算
34、项目不可漏项，至少包括如下项目：泄放装量起排压力、全开压力、回座压力；内容器安全泄放装量；外壳安全泄放装量； 泄放通道最小口径处面积。7.2、涉及安全的结构要点7.2.1、安全泄放装置设置要点 安全阀应铅垂安装； 泄放通道进口安排在气相空间（注意最大允许充装率）； 固定容器的内容器仅设安全阀不可靠（有冰堵疑虑），应并装防爆片装置，且安全阀与防爆片装置之并装装置应为双份（一份在线“值班”，另一份待岗或离岗校检）； 泄放出口不能对向外壳和可能的操作方位； 外壳安全泄放装置起跳件要有防飞跳伤人的防护措施。7.2.2、管路系统7.2.2.1、管件应承4倍内容器工作压力时不会破裂，防“水锤”效应；7.2
35、.2.2、管路系统安排考虑温差效应（热胀冷缩）；7.2.2.3、防运输振动、冲击措施；7.2.2.4、易燃、有毒介质加装紧急切断装置，防手动阀失灵及火灾下无法操作手动阀；7.2.2.5、管件与容器壳体不可用螺纹连接。7.2.2.6、防管路安全泄放装置排放反力的措施。7.2.2.7、氧系统压力表应为氧压表，移动容器压力表应为防震压力表。7.2.3、排放阻火与静电防护7.2.3.1、易燃介质容器有集中、通过阻火器排放的安排；7.2.3.2、易燃介质容器应设静电导通与接地装置。7.2.4、焊接接头7.2.4.1、内容器焊接接头是保证强度要求的焊接接头须为焊透结构，外观检查、NDT检测符合规范合格。7
36、.2.4.2、外壳焊接接头是保证真空密封的焊接接头，外壳主要载荷是外压，焊接接头质量对抗外压刚度无甚影响，国外标准一般不要求NDT检测，只要求氦检漏，国内标准一般也只要求局部NDT检测。外壳焊接接头的关键质量要求是密封。7.2.5、开孔插入结构 内伸端避免尖角； 补强方法规范、补强计算合格。7.2.6、局部应力叠加防范 内容器焊接接头尽量错开（max2,100）；开孔尽量错开（尽量避免需联合补强的近距安排）；形状突变位尽量错开（距离尽量大于局部应力衰减范围）；焊接接头、开孔、形状突变位相互尽量错开（距离尽量大于局部应力衰减范围）。7.2.7、液氧容器与腐蚀性介质容器排净安全对于液氧容器与腐蚀性
37、介质容器来说，排污是关乎安全使用的大事。GB16912-2008氧气及相关气体安全技术规程规定：液氧储罐液氧中乙炔含量每周至少化验一次，控制其值不超过0.1ppm。用户需要根据分析数据排污或据分析统计数据定期排污。设计者当然应提供能够排尽的排污接口。（有多次恶性事故报道！）7.2.8、避免容器遭受液体膨胀的满液指示管深冷容器应严格控制充满率，以避免容器遭受液体膨胀压力。完全依赖液位计来指示深冷容器中液面是否到达规定最高液位，尚难充分信任。要加设满液指示管，当液面到达规定最高液位时，此管出口处溢出液体，可以直观、可靠地得知容器中液面是否到达规定最高液位。7.2.9、防“穿透”安排。“穿透”不但严
38、重影响容器绝热性能，“穿透”造成的局部低温还可能给碳钢外壳带来安全隐患：碳钢外壳经不起“穿透”造成的局部低温可能脆裂。7.3、关键工艺保证要点7.3.1、压力试验7.3.1.1、试验压力取值正确性，注意区分真空建立前后；7.3.1.2、试验方法正确性；7.3.1.3、试验条件正确性： 奥氏体钢特别注意试验水质，防氯、硫离子污染； 碳钢与低合金钢特别注意试验温度，防脆性转变； 设备、仪表、工装符合规范。7.3.1.4、图样对外壳有压力试验要求时，切应牢记（有多次内容器试压时失稳垮塌的事故报道）： 内筒应先充压至A-Mpa，然后用无油干燥气体或干氮气充入夹层至图样规定的B-Mpa，A的确定原则是：
39、应确保B-A0.1Mpa。泄压时必须先泄夹层，再泄内筒。7.3.2、工艺过程的清洁与干燥7.3.2.1、试验、交货封口用气体的清洁与干燥要求 压力试验用空气或干燥氮气要求无油干燥，一般要求含油量7mg/m3,露点-40。 压力试验用氮气（参GSE689）： 纯度：99.998%； 含湿：1.5ppm-v/v； 含氧：3ppm-v/v； 一般设计图样会提出具体要求。7.3.2.2、氦检漏用氦气品质要求（参GSE689）： 纯度：99.995%； 含湿：1.5 ppm-v/v； 含氧：1.0 ppm-v/v； 一般检测工艺会提出具体要求。7.3.2.3、与液体、与真空接触的零部件的清洁与干燥 与液
40、体接触的零部件表面如不干燥，在低温操作下可能导致冰堵，不清洁则将污染储存液体。 与真空接触的零部件（特别是绝热材料）如不清洁与干燥，将导致真空难以建立和维持。油和水是真空的致命杀手。 绝热材料的品质有标准规定。7.3.2.4、与富氧环境下接触的零部件的氧接触安全、清洁与干燥 a.氧接触安全：与富氧接触的零部件材料应与氧相容，中外标准中都有判定方法；绝热材料的品质有标准规定。 b.油脂的存在是大敌，故与富氧环境下接触的零部件均须除油脱脂；脱脂检验法：白滤纸擦拭无污渍；3203800埃波长紫外线照射无萤光（对动、植物油无效）；水膜法（只适合小零件），工件浸水，悬挂30S后剩水能在表面形成连续水膜即
41、合格；无油蒸汽吹工件，取其冷凝液，放入d1纯樟脑丸，樟脑丸能不停旋转即合格；铜置换法，配液1.5g/ L硫酸铜0.9g/ L硫酸，工件在配液中浸20S，表面能形成均匀、无斑点、软布难以擦破的铜膜即合格；定量分析法，表面白滤纸擦拭取样，送化验室用专用分析仪分析，125mg/为合格（按JB/T6896-1993空气分离设备表面清洁度）；取样检查后的脱脂剂中油脂含量应350mg/L（HG20202-2000脱脂工程施工及验收规范） c.注意：不仅是储存氧的容器才处于富氧环境，当储存温度低于-183的液体时，由于低于氧沸点的低温作用，其零部件表面可能“捕获”空气中的氧而形成富氧环境。 总之，除油脱脂、清洁与干燥是深冷容器的重要工艺内容！7.3.3、吸附材料的工艺安全 吸附材料的再生工艺是为了确保其清洁与干燥； 富氧环境下不宜使用活性炭等与氧不相容的材料作吸附剂； 吸氢类吸附剂目前国内外普遍使用PDO，但应注意不宜大量集中放置，一般2克一包分散布置，以防吸氢生热过量！有PDO起火的事故报导。这点普遍被忽视！37 / 37