液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)作為(wei)真空(kong)絕(jue)熱深(shen)冷設備(bei)的(de)核心代表(biao)，憑(ping)借雙(shuang)層(ceng)真空(kong)絕(jue)熱結構(gou)實(shi)現-196℃超低溫液(ye)氮(dan)的長期儲存(cun)與(yu)運(yun)輸，廣(guang)泛應用(yong)於醫(yi)療(liao)樣本(ben)冷(leng)凍(dong)、化(hua)工(gong)深冷反(fan)應、航(hang)天(tian)低溫試驗等關鍵(jian)領域。其(qi)安(an)全運(yun)行的核(he)心依賴(lai)於“真空(kong)絕(jue)熱層(ceng)+承(cheng)壓殼(ke)體”的(de)雙(shuang)重(zhong)防(fang)護(hu)，而(er)液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗作為(wei)驗(yan)證杜瓦(wa)承(cheng)壓性能(neng)、密封(feng)可靠性的(de)關鍵(jian)手(shou)段(duan)，直接決(jue)定(ding)設備(bei)是否能在(zai)服(fu)役過(guo)程中(zhong)抵(di)禦(yu)液(ye)氮(dan)氣(qi)化膨(peng)脹(zhang)產生的(de)壓(ya)力(li)沖擊，是保(bao)障(zhang)設(she)備(bei)安(an)全與(yu)工(gong)況穩(wen)定(ding)的核(he)心檢驗環(huan)節。本(ben)文(wen)將系(xi)統(tong)闡(chan)述液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗的核(he)心價值(zhi)、試驗原(yuan)理、規(gui)範流(liu)程及(ji)安全(quan)保(bao)障(zhang)要(yao)點(dian)。
壹(yi)、試驗核心目(mu)的與(yu)適(shi)用(yong)範圍(wei)
液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗的核(he)心目(mu)的，是模擬(ni)液(ye)氮(dan)在(zai)杜瓦(wa)內(nei)自然汽化(hua)或強(qiang)制汽化(hua)過(guo)程中(zhong)的壓(ya)力(li)升高工(gong)況，驗證設備(bei)殼(ke)體、焊(han)縫(feng)、閥(fa)門及密(mi)封(feng)部(bu)件的(de)結構(gou)強(qiang)度與(yu)密封(feng)性能(neng)，確保(bao)其(qi)在(zai)設計(ji)壓力(li)及瞬時(shi)超(chao)壓(ya)工(gong)況下無塑性變(bian)形、無泄漏。同時(shi)，通過(guo)試驗可排(pai)查(zha)真空(kong)絕(jue)熱層(ceng)失效、閥(fa)門老化(hua)等潛在(zai)隱(yin)患(huan)，為(wei)設(she)備(bei)的(de)安全服(fu)役提(ti)供數據(ju)支(zhi)撐。
該試驗的適(shi)用(yong)場(chang)景(jing)明確，主(zhu)要(yao)包括(kuo)：新(xin)造(zao)液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)投(tou)產前(qian)的出(chu)廠檢驗，確(que)保(bao)產品符合(he)設(she)計(ji)標準(zhun)；在(zai)用杜(du)瓦(wa)的周期性維(wei)護檢驗（建(jian)議每2年(nian)壹(yi)次(ci)），及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)長期使用中的性能(neng)衰減(jian)；杜瓦(wa)經(jing)維修（如(ru)焊縫(feng)修(xiu)補(bu)、閥(fa)門更換）後的(de)性能(neng)復核(he)，驗(yan)證維修(xiu)效果(guo)。試驗全過(guo)程需(xu)嚴格(ge)遵(zun)循(xun)GB/T
18443.5《真空(kong)絕(jue)熱設(she)備(bei)性能(neng)試驗》及TSG 21-2016《固(gu)定(ding)式(shi)壓(ya)力(li)容器(qi)安(an)全技術監察(cha)規(gui)程》等標準(zhun)要(yao)求(qiu)，確(que)保(bao)試驗的合(he)規(gui)性與(yu)權威性。
二、試驗原(yuan)理與(yu)核心參數(shu)
（壹(yi)）試驗核心原(yuan)理
液(ye)氮(dan)在(zai)標準(zhun)大(da)氣(qi)壓下的(de)沸(fei)點為(wei)-195.8℃，其(qi)液(ye)態(tai)向氣(qi)態轉(zhuan)化時(shi)具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)體積(ji)膨脹(zhang)特性——1升(sheng)液(ye)氮(dan)完全(quan)汽化(hua)成常溫常壓(ya)下的(de)氮(dan)氣(qi)，體積(ji)可膨(peng)脹(zhang)至637升(sheng)。液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗正是利(li)用這壹(yi)特性，通過(guo)低(di)溫液(ye)體泵(beng)將液(ye)氮(dan)輸送(song)至汽化(hua)器，液(ye)氮(dan)在(zai)汽化(hua)器內(nei)快速汽化(hua)成氮(dan)氣(qi)並升溫至(zhi)接近(jin)環境溫度(du)（出(chu)口溫度(du)通常低(di)於環境溫度(du)5℃），高壓氮(dan)氣(qi)隨後註入(ru)被(bei)試杜瓦(wa)系統(tong)，使杜瓦(wa)內(nei)壓力(li)逐步升高至設(she)定(ding)試驗壓力(li)，從而(er)模擬(ni)實(shi)際服(fu)役中(zhong)的氣(qi)化壓(ya)力(li)工(gong)況，檢驗設(she)備(bei)的(de)承(cheng)壓與(yu)密封(feng)能力(li)。
（二）關鍵(jian)試驗參數(shu)
試驗參數(shu)的(de)科(ke)學設(she)定(ding)是保(bao)障(zhang)試驗有(you)效(xiao)性的(de)基礎，核心參數(shu)包括(kuo)：
-
試驗介質：優(you)先(xian)選(xuan)用(yong)純(chun)度(du)≥99.99%、露點≤-40℃的幹(gan)燥(zao)氮(dan)氣(qi)，嚴禁(jin)使用氧氣(qi)或可(ke)燃(ran)氣(qi)體，避(bi)免引(yin)發(fa)氧(yang)化(hua)腐(fu)蝕(shi)或爆(bao)炸風險(xian)；
-
試驗壓力(li)：常規(gui)設定(ding)為(wei)杜(du)瓦(wa)設計壓力(li)的1.25倍，例(li)如(ru)設計(ji)壓力(li)0.8MPa的常規(gui)杜瓦(wa)，試驗壓力(li)需(xu)達到1.0MPa；對於高壓杜(du)瓦(wa)（設計壓力(li)0.8-2.5MPa），需(xu)結合(he)材(cai)料特性與(yu)絕熱層(ceng)壓力(li)疊加(jia)效應(ying)進行校核(he)；
-
穩(wen)壓時(shi)間(jian)：分(fen)階(jie)段升(sheng)壓過(guo)程中(zhong)，每級壓力(li)穩(wen)壓5分鐘(zhong)進行初期(qi)檢漏；達到試驗壓力(li)後穩(wen)壓10分鐘(zhong)，驗證結構(gou)穩(wen)定(ding)性；降(jiang)壓至設計(ji)壓力(li)後再(zai)次(ci)穩(wen)壓，時(shi)長根(gen)據(ju)查漏需(xu)求(qiu)確(que)定(ding)；
-
溫度(du)控(kong)制：汽化(hua)器出(chu)口氮(dan)氣(qi)溫度(du)需(xu)嚴格(ge)監控(kong)，避免(mian)低(di)溫氣(qi)體直(zhi)接進入(ru)杜瓦(wa)導(dao)致(zhi)殼體溫度(du)驟(zhou)降(jiang)引(yin)發(fa)脆(cui)裂(lie)，通常要(yao)求(qiu)出(chu)口(kou)溫度(du)不(bu)低於環境溫度(du)5℃。
三、試驗規(gui)範流(liu)程
液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗需(xu)遵(zun)循(xun)“前(qian)期準(zhun)備(bei)—系(xi)統(tong)安(an)裝—分階(jie)段升(sheng)壓—穩(wen)壓檢漏—泄壓(ya)收尾(wei)”的(de)邏輯流程，每(mei)個環(huan)節均需(xu)嚴格(ge)把(ba)控(kong)細(xi)節，確(que)保(bao)試驗安全(quan)與(yu)結果(guo)精準。
（壹(yi)）試驗前(qian)期準(zhun)備(bei)
前(qian)期準(zhun)備(bei)是試驗成功的(de)前(qian)提，核(he)心工(gong)作包括(kuo)：
-
方(fang)案審批(pi)與(yu)技術交(jiao)底(di)：編(bian)制詳(xiang)細(xi)試驗方案，明確升壓曲(qu)線(xian)、安(an)全(quan)預(yu)案及人(ren)員分(fen)工(gong)，經(jing)建設單(dan)位(wei)與(yu)監理單(dan)位(wei)審批(pi)通過(guo)後，對(dui)作業人(ren)員進行專(zhuan)項(xiang)培訓(xun)，確保(bao)其(qi)掌(zhang)握操(cao)作流程與(yu)應急處(chu)置方(fang)法；
-
杜瓦(wa)預(yu)處(chu)理：清(qing)空(kong)罐(guan)內(nei)剩余液(ye)氮(dan)並導(dao)出(chu)至備(bei)用(yong)罐(guan)，用(yong)幹(gan)燥(zao)氮(dan)氣(qi)吹(chui)掃(sao)罐(guan)內(nei)殘留介質，避免低(di)溫凍(dong)傷(shang)或介質混(hun)合(he)反(fan)應(ying)；核對杜瓦(wa)出廠合(he)格(ge)證、設計(ji)圖紙等資(zi)料，確(que)認(ren)容積(ji)、設(she)計壓(ya)力(li)、壁(bi)厚(hou)等關鍵(jian)參數(shu)；
-
設(she)備(bei)與(yu)工(gong)具準備(bei)：配備(bei)低(di)溫液(ye)體泵(beng)、汽化(hua)器、不(bu)銹(xiu)鋼連(lian)接管(guan)路(lu)、高精度壓(ya)力(li)表(biao)（精度≤±1.6%）、截(jie)止(zhi)閥(fa)門、安全(quan)閥(fa)、測溫計(ji)及(ji)便攜(xie)式(shi)氧(yang)氣(qi)報警儀等設備(bei)，所(suo)有(you)設(she)備(bei)需(xu)提前(qian)校驗(yan)合(he)格(ge)；準(zhun)備(bei)臨(lin)時(shi)盲板、密封(feng)墊(dian)片(pian)等輔助(zhu)部(bu)件，確(que)保(bao)材(cai)質(zhi)適(shi)配低(di)溫高壓工(gong)況；
-
場(chang)地(di)布置：選擇(ze)通風良(liang)好(hao)的室(shi)外(wai)區域搭(da)建試驗場(chang)地(di)，劃(hua)定(ding)警戒區(qu)並懸掛(gua)“低溫危(wei)險”“高壓作業”等警示牌，安排(pai)專(zhuan)人(ren)值(zhi)守(shou)禁(jin)止(zhi)無關人(ren)員進入(ru)；泄放(fang)口(kou)需(xu)延伸至高於操(cao)作面(mian)4米(mi)的安全(quan)區(qu)域，避(bi)免氮(dan)氣(qi)積聚(ju)引(yin)發(fa)缺(que)氧風險(xian)。
（二）系統(tong)安(an)裝與(yu)調(tiao)試
系統(tong)安(an)裝需(xu)保(bao)障(zhang)密(mi)封(feng)性與(yu)穩(wen)定(ding)性：采(cai)用地(di)腳(jiao)螺(luo)栓固(gu)定(ding)低溫液(ye)體泵(beng)，減(jian)少(shao)運(yun)行震(zhen)動(dong)；汽化(hua)器安(an)裝在(zai)通風良(liang)好(hao)的基(ji)礎上(shang)，基礎需(xu)堅(jian)實(shi)防火(huo)、清(qing)除(chu)油脂(zhi)，並用四(si)氯化(hua)碳沖洗管(guan)路(lu)去(qu)除(chu)油汙，再(zai)用(yong)氮(dan)氣(qi)吹(chui)掃(sao)雜質與(yu)水分；所有(you)連(lian)接管(guan)路(lu)、閥(fa)門及管(guan)件(jian)均采用不(bu)銹(xiu)鋼材(cai)質(zhi)，避免碳鋼低(di)溫脆(cui)化(hua)，管(guan)路(lu)接口(kou)采用(yong)金屬(shu)墊(dian)或(huo)聚(ju)四(si)氟乙(yi)烯(xi)密(mi)封(feng)件，確(que)保(bao)低(di)溫密(mi)封(feng)可靠。安裝(zhuang)完成後，進行系統(tong)預(yu)調(tiao)試，升壓至(zhi)5MPa穩(wen)壓10分鐘(zhong)，確認(ren)汽化(hua)器、管(guan)路(lu)及閥(fa)門無泄漏後投(tou)入(ru)使用。
（三）分(fen)階(jie)段升(sheng)壓與(yu)穩(wen)壓檢漏
升壓(ya)過(guo)程需(xu)緩慢平穩(wen)，避免壓(ya)力(li)驟(zhou)升引(yin)發(fa)沖擊載荷，具(ju)體步驟(zhou)為(wei)：
-
預(yu)冷啟(qi)動(dong)：打開(kai)液(ye)氮(dan)槽(cao)車(che)閥(fa)門與(yu)液(ye)體泵(beng)放空(kong)口，對泵(beng)體預(yu)冷30分(fen)鐘，直(zhi)至放空口(kou)有(you)液(ye)氮(dan)穩(wen)定(ding)流出(chu)後關(guan)閉(bi)放(fang)空口，開(kai)啟汽化(hua)器與(yu)杜瓦(wa)之間的(de)閥(fa)門；
-
分級升壓(ya)：將(jiang)液(ye)體泵(beng)調(tiao)速器調(tiao)至(zhi)小(xiao)，啟(qi)動(dong)電(dian)機緩慢升壓(ya)，按“0→0.3MPa→0.6MPa→試驗壓力(li)”的階(jie)段逐(zhu)步提升，每級壓力(li)穩(wen)壓5分鐘(zhong)，通過(guo)壓(ya)力(li)表(biao)實(shi)時(shi)監控(kong)壓力(li)變(bian)化，並用肥皂(zao)水塗抹(mo)焊縫(feng)、閥(fa)門接口(kou)等關鍵(jian)部(bu)位(wei)，檢查是否有(you)氣(qi)泡泄漏；
-
穩(wen)壓檢驗：達到試驗壓力(li)後，關(guan)閉(bi)液(ye)體泵(beng)、進氣(qi)閥(fa)門及液(ye)氮(dan)閥(fa)門，穩(wen)壓10分鐘(zhong)，觀(guan)察(cha)壓(ya)力(li)表(biao)讀(du)數無下降(jiang)；隨後緩(huan)慢降(jiang)壓至設計(ji)壓力(li)，再(zai)次(ci)穩(wen)壓並全面(mian)檢漏，確認(ren)無泄漏、無異常聲(sheng)響(xiang)及(ji)殼(ke)體變(bian)形為(wei)合(he)格(ge)；
-
異(yi)常處(chu)置：若(ruo)發(fa)現(xian)泄漏，立(li)即停止(zhi)升(sheng)壓(ya)並做好(hao)漏點標記(ji)，待(dai)完全(quan)泄壓(ya)後進行修補(bu)，嚴禁(jin)帶(dai)壓緊(jin)固螺(luo)栓或(huo)補(bu)焊；修(xiu)補完成後需(xu)重新進行試驗。
（四(si)）試驗後收尾(wei)
試驗合(he)格(ge)後，緩(huan)慢打開(kai)泄放(fang)口(kou)閥(fa)門泄壓(ya)，直(zhi)至(zhi)壓(ya)力(li)完全(quan)釋放(fang)，全程需(xu)有(you)專(zhuan)人(ren)監護泄放(fang)區(qu)域；拆(chai)除(chu)臨(lin)時(shi)試驗系統(tong)、盲板及假件，按(an)設(she)計圖紙恢(hui)復杜(du)瓦(wa)原(yuan)有(you)管(guan)路(lu)與(yu)閥(fa)件，安裝正式(shi)墊(dian)片(pian)並緊(jin)固螺(luo)栓；用(yong)幹(gan)燥(zao)氮(dan)氣(qi)（露點(dian)≤-40℃）吹(chui)掃(sao)罐(guan)內(nei)殘留水分，防止(zhi)低(di)溫下結冰(bing)堵(du)塞管(guan)道(dao)，對閥(fa)門接口(kou)塗抹(mo)矽基(ji)低溫潤滑(hua)脂(zhi)，封(feng)閉(bi)罐(guan)口(kou)並張貼試驗合(he)格(ge)標識(shi)；後整(zheng)理試驗數據(ju)，編(bian)制包含設備(bei)信(xin)息、試驗參數(shu)、檢漏結果(guo)及合(he)格(ge)判(pan)定(ding)的試驗報告，經(jing)審核後歸(gui)檔(dang)留(liu)存(cun)。
四(si)、安全(quan)保(bao)障(zhang)體系(xi)
液(ye)氮(dan)的超(chao)低溫特性（-196℃）與(yu)氮(dan)氣(qi)的窒(zhi)息風險(xian)，加(jia)之高壓試驗工(gong)況，決(jue)定(ding)了安全(quan)保(bao)障(zhang)是試驗的核(he)心前(qian)提，需(xu)從防護(hu)裝(zhuang)備(bei)、過(guo)程管(guan)控(kong)、應急(ji)處(chu)置三方(fang)面(mian)構(gou)建(jian)完整體系(xi)。
（壹(yi)）個人(ren)防護(hu)要(yao)求(qiu)
作業人(ren)員必(bi)須(xu)穿(chuan)戴(dai)全(quan)套(tao)低溫防(fang)護(hu)裝備(bei)，包括(kuo)防(fang)寒(han)服(fu)、防(fang)沖擊護目(mu)鏡(jing)、低(di)溫專(zhuan)用手(shou)套(tao)、closed
shoes（嚴禁(jin)穿(chuan)拖(tuo)鞋、短(duan)褲），嚴(yan)禁(jin)佩(pei)戴(dai)金屬(shu)首(shou)飾或手(shou)表(biao)，避(bi)免低溫吸(xi)附(fu)導(dao)致(zhi)皮膚凍(dong)傷(shang)；全程攜(xie)帶便(bian)攜(xie)式(shi)氧(yang)氣(qi)報警儀，確(que)保(bao)試驗區域氧(yang)氣(qi)濃度(du)不低於19.5%，防止(zhi)氮(dan)氣(qi)積聚(ju)引(yin)發(fa)窒(zhi)息。
（二）過(guo)程安(an)全管(guan)控(kong)
試驗過(guo)程中(zhong)，警戒區(qu)需(xu)專(zhuan)人(ren)24小(xiao)時(shi)值(zhi)守(shou)，嚴(yan)禁(jin)無關人(ren)員進入(ru)；升壓(ya)、穩(wen)壓及泄壓(ya)操(cao)作均需(xu)緩慢進行，壓力(li)變(bian)化速率控(kong)制在(zai)0.1MPa/min以內(nei)，避免沖擊載荷；實(shi)時(shi)監控(kong)汽化(hua)器出(chu)口溫度(du)與(yu)杜瓦(wa)殼體溫度(du)，防(fang)止(zhi)低(di)溫脆(cui)裂(lie)；安全(quan)閥(fa)需(xu)提前(qian)校驗(yan)合(he)格(ge)，開(kai)啟壓(ya)力(li)設定(ding)為(wei)設(she)計(ji)壓(ya)力(li)的1.05-1.1倍，確(que)保(bao)超(chao)壓(ya)時(shi)能(neng)自(zi)動(dong)泄壓(ya)。
（三）應(ying)急(ji)處(chu)置措(cuo)施
若(ruo)發(fa)生液(ye)氮(dan)泄漏，立(li)即停止(zhi)試驗並疏散人(ren)員，關(guan)閉(bi)相(xiang)關閥(fa)門切斷(duan)氣(qi)源(yuan)；少(shao)量(liang)泄漏時(shi)，待(dai)其(qi)自(zi)然汽化(hua)後通風置(zhi)換；大(da)量(liang)泄漏（如(ru)溢出(chu)至(zhi)走廊）時(shi)，立(li)即拉響(xiang)火(huo)警並疏散整棟(dong)建築(zhu)人(ren)員，留(liu)守(shou)人(ren)員需(xu)在(zai)安全(quan)距離(li)引(yin)導(dao)救援；若(ruo)氧(yang)氣(qi)報警儀觸(chu)發(fa)，立(li)即撤離至(zhi)室(shi)外(wai)通風區(qu)域，關(guan)閉(bi)實(shi)驗室(shi)門防止(zhi)氮(dan)氣(qi)擴散，聯系安全(quan)管(guan)理(li)人(ren)員處(chu)置，嚴(yan)禁(jin)在(zai)報警未(wei)解除(chu)前(qian)返回現場(chang)；若(ruo)發(fa)生人(ren)員凍(dong)傷(shang)，立(li)即將受傷(shang)部(bu)位(wei)放(fang)入(ru)38-42℃溫水中復溫，嚴(yan)禁(jin)揉(rou)搓(cuo)或(huo)用(yong)熱(re)水直接沖洗，同時(shi)送(song)醫(yi)救治(zhi)。
五、試驗結果(guo)判定(ding)與(yu)總結
液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗的合(he)格(ge)判(pan)定(ding)標準(zhun)為(wei)：試驗過(guo)程中(zhong)無泄漏（肥皂(zao)水檢漏無氣(qi)泡）、無異常聲(sheng)響(xiang)，杜(du)瓦(wa)殼體無塑性變(bian)形、無裂紋(wen)；試驗壓力(li)與(yu)設計壓(ya)力(li)下的(de)穩(wen)壓階(jie)段，壓(ya)力(li)表(biao)讀(du)數無明顯下降(jiang)（壓力(li)波動(dong)≤±10%）；安全(quan)閥(fa)、壓力(li)表(biao)等附件動(dong)作正常，符合(he)設(she)計(ji)要求(qiu)。
作為(wei)液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)安全保(bao)障(zhang)的(de)核(he)心環節，液(ye)氮(dan)氣(qi)化壓(ya)力(li)試驗需(xu)嚴格(ge)遵(zun)循(xun)標準(zhun)規(gui)範，從(cong)參(can)數設(she)定(ding)、流程管(guan)控(kong)到安(an)全(quan)防(fang)護形成全鏈(lian)條管(guan)理(li)。通過(guo)科(ke)學的(de)試驗手(shou)段(duan)，不僅(jin)能驗(yan)證設備(bei)的(de)出廠質(zhi)量(liang)與(yu)服(fu)役性能(neng)，更能(neng)及(ji)時(shi)排(pai)查(zha)潛(qian)在(zai)安全(quan)隱(yin)患(huan)，為(wei)醫(yi)療(liao)、化工(gong)、航天(tian)等領域的(de)低溫工(gong)況穩(wen)定(ding)運(yun)行提供(gong)關鍵(jian)支(zhi)撐。未(wei)來，隨著(zhe)大(da)型(xing)化(hua)、高壓化(hua)液(ye)氮(dan)杜瓦(wa)的應用拓展(zhan)，試驗技術將向自動(dong)化壓(ya)力(li)監控(kong)、精準漏點定(ding)位(wei)等方向升級，進壹(yi)步提升試驗效率與(yu)安全性。
