一、背景

氨制冷系统通过蒸发器内氨的蒸发吸收环境热 量使环境温度降低以达到制冷的目的。在制冷过程 中，蒸发器管子外表面不可避免地会结霜，降低传 热效果，必须定期进行融霜。融霜的方法有：自然 融霜、水融霜等，但是因效率高而被广泛应用于速 冻机融霜方式的依然是热氨融霜。热氨融霜是将压 缩机出口的（压力约0.7MPa和温度约为140℃)热 氨气体引入回气总管，利用氨气的潜热加热蒸发器， 使其表面霜层融化脱落。

在热氨融霜过程中，最关键的环节是蒸发盘 管的排液。如果蒸发盘管的氨液未降到安全液位 以下，而热氨总阀开启过快，热氨冲击以及热氨 气与深冷液氨瞬态接触产生的瞬态冷凝与汽化均 会在回气总管系统内产生液击冲击，而导致回气 总管（-30℃以下）低温脆断，造成管封头脱落等 事故。

速冻机回气集管的管帽脆性断裂脱落事故和冻 结间回气集管脆性断裂是近几年常见的事故。据不 完全统计，沿海地区冷冻企业发生过数十起热氨融 霜导致速冻机回气集管与管帽连接焊缝脆性断裂， 管帽脱落产生氨泄漏事故，同时造成数十人伤亡； 另有若干起冻结间回气集管脆性断裂事故，虽无人 员伤亡，但仍造成大量人员撤离。

虽然事故的根源是由于对非特种设备的误操作引起，但是泄漏点却是在属于压力管道的回气 总管上，理由之一：回气总管比速冻机的盘管大、 长、直，更易产生大能量液击冲击；理由之二： 回气总管的20#材料比速冻机的盘管铝或不锈钢 更易低温脆断。

由于冻结间进行热氨融霜的频率比单冻机低， 并且冻结间进行热氨融霜前需要搬空里面的产品， 在热氨融霜前管子有较长的时间可以回升一定的温 度，所以，不难解释发生冻结间回气集管脆性断裂 事故的概率相对较低。

综上所述，在对氨制冷系统的特种设备进行安 装监检和定期检验时，除了按技术规范要求进行必 要的项目检验外，还要基于“液击冲击导致低温脆 断”这一失效模式有针对性地开展检验，如设计输 入、材料选择、操作要求等。下面就这三方面分别 提出粗浅的想法：

二、设计输入

1.设计输入条件应当明确是否含速冻系统

在明确有速冻系统后，设计单位就有责任考 虑“液击冲击导致低温脆断”这一失效模式，按 照总局的61号文要求，“如果需要采用热氨融霜 工艺，必须设置有效的防止产生超压、液击的控 制装置”，提出以下建议。

建议一：在回气总管内设置防波板（管子对 接前在管口内焊接防波板，注意防波板底下留空隙）。

建议二：在冲霜阀边上加上小流量的旁路阀门 （如DN15暂且命名为冲霜前排液阀），冲霜前先缓 慢开启该冲霜前排液阀进行排液，确认排液达到安 全程度并且管子温度回升到脆性转变温度以上后， 才缓慢打开冲霜阀开始热氨融霜。

2.设计温度应当明确速冻系统的最低工作温度

根据GB50072《冷库设计规范》选择满足用户 需要的设计温度外，还要明确速冻系统的最低工作 温度，设计单位在此基础上再降5℃-8℃作为氨液 蒸发温度和管子壁温进行材料选择。

三、材料选择

1.根据GB50072《冷库设计规范》选择20 钢管有潜在的低温脆断危险见表1。管子壁温 要比最低工作温度再降5℃一8℃。笔者对20 钢管及焊缝进行低温冲击韧性试验（V型缺口 10×5×55mm试样），选取-55℃至0℃区间的 相应温度点，利用三个试样的冲击数据做出图1 的曲线。结果显示：试样冲击值发生变化的拐点 为-30℃，其低温脆性转变温度约为-35℃。显然 材料处在低温脆性状态。

表1冷库不同冷间制冷系统管道的最低工作温度和相对的工作压力

2.含热氨融霜的氨速冻系统不能按低温低应力工况

在正常工作时，氨制冷系统的低温侧管子基本 属于低温低应力工况，但是在热氨融霜时是低温高 应力工况。

建议：尤其是对壁厚是5mm以上的回气集管 到回气站的管子、焊材、阀门应选用低温性能较好 的材料，如奥氏体不锈钢管子；若仍采用碳素钢材 料的，应保证其抗低温脆性断裂性能。

四、操作要求

1）尽量采用自然融霜或以水融霜辅助。如采 用热氨融霜，则应撤离无关人员、佩戴空气呼吸器 按规程操作，控制压力、液位、阀门开启速度。

2）设计上规定出排液后足够的温度回升时间 （如1小时），使温度回升到脆性转变温度以上方可 实施热氨融霜。

3）必须缓慢开启冲霜排液阀和冲霜阀。

4)在进行热氨融霜前，先对蒸发器进行排液， 密切观察循环桶或排液桶的液位以确定蒸发器内的液 氨排液程度，防止在热氨融霜过程中，将蒸发器内的 冷液氨吸入回气总管里形成液柱。同时控制循环桶或 排液桶的液位不能过高避免造成压缩机气缸爆炸。
文章作者·台州市特种设备监督检验中心许林滔马刚