1. 试验目的与适用范围

(1) 试验目的

• 验证球罐在气液两相共存状态下的结构完整性

• 检测焊缝在交变应力下的密封性能

• 评估容器在操作工况下的安全可靠性

(2) 适用场景

• 液化气储罐（LPG/LNG/液氨等）

• 化工反应球罐（带搅拌装置）

• 石油储运球罐（油气混存工况）

---

2. 试验前准备工作

(1) 技术文件准备

文件类型	要求内容
试验方案	包含试验介质、压力曲线、监测点布置
风险评估报告	HAZOP分析、应急预案
质量控制计划	焊缝检测记录、材料证书

(2) 试验介质选择

介质类型	适用场景	注意事项
水+压缩空气	常规试验	需添加缓蚀剂（0.2%NaNO₂）
氮气+水	易燃介质容器	氧含量<1%
实际物料	特殊工况验证	需配套回收系统

(3) 仪器设备配置

• 压力控制系统：电动试压泵（精度±0.5%FS）

• 液位监测：雷达液位计（误差≤±2mm）

• 应变测量：光纤应变片（量程±5000με）

• 声发射检测：至少8通道AE系统

---

3. 试验流程与步骤

(1) 试验参数设定

参数	控制要求	依据标准
试验压力	1.25×设计压力	GB/T 12337
液位高度	30%~50%全容积	API 620
保压时间	≥30分钟（每阶段）	ASME VIII Div.1

(2) 分阶段试验程序

1. 初始充液阶段

   • 注入30%额定容积的试验液体

   • 加压至0.3倍试验压力，保压15分钟

2. 气液混合加压

   • 以≤0.1MPa/min速率加压至试验压力

   • 通过顶部进气阀控制气相压力

3. 交变载荷试验（可选）

   • 压力循环：0.8P~1.0P，循环次数≥100次

   • 液位波动：±10%设定液位

4. 最终检测阶段

   • 保压结束后降至设计压力

   • 进行全容积声发射扫描

---

4. 关键监测技术

(1) 实时监测项目

监测参数	仪器	报警阈值
壁厚变化	超声波测厚仪	Δt≥0.5mm
局部应变	光纤传感器	ε≥0.2%
泄漏量	气泡检测剂	≤5气泡/min

(2) 声发射监测要点

• 传感器布置：每100㎡布置1个传感器

• 定位精度：≤50mm（平面定位）

• 判据标准：

  • 能量值>80dB的持续信号需重点关注

  • 定位集群超过3个点需停机检查

---

5. 安全控制措施

(1) 安全联锁设置

• 压力超限自动泄放（设定值=1.33×试验压力）

• 液位超高连锁切断进液泵

• 可燃气体浓度>20%LEL启动应急通风

(2) 应急预案

• 泄漏处理：立即启动氮气吹扫系统

• 压力失控：启用双冗余泄放阀组

• 结构异常：声发射系统触发三级报警时中止试验

---

6. 试验后处理与验收

(1) 排水干燥要求

• 采用热氮气吹扫（露点≤-40℃）

• 死角处需人工擦拭（SS材质用酒精清洗）

(2) 验收标准

检测项目	合格标准	检测方法
残余变形	≤0.05%直径	全站仪测量
表面缺陷	无新生裂纹	MT/PT检测
密封性能	0泄漏	氦质谱检漏

---

7. 典型案例分析

某10,000m³LNG球罐试验故障

• 现象：保压阶段发现东南侧焊缝AE信号异常

• 原因：

  • 内壁支撑垫板未彻底移除

  • 造成局部液位测量失真

• 处理：

  • 立即泄压至0.2MPa

  • 进入检查确认垫板残留

  • 重新进行水压试验后再做气液试验

---

8. 结语

球罐气液混合试验的实施要点：

1. 严格分级控制：分阶段加压，避免压力冲击

2. 多参数协同监测：压力/液位/应变数据联动分析

3. 缺陷闭环管理：所有异常信号必须溯源确认

特别提示：对于低温球罐（如LNG），建议先进行常温气液试验，再实施低温介质试验，两者间隔不少于72小时以便充分检测。试验数据应纳入设备生命周期管理档案。