一、引言
液氮杜瓦罐作為低溫儲存設備（工作壓力通常 0.1~0.8MPa，設計壓力≤1.0MPa），其壓力升高是低溫工況下的常見風險 —— 若壓力超過設計值 10%~20%，可能觸發(fā)安全閥起跳、罐體應力超標，嚴重時導致焊縫開裂、液氮泄漏（-196℃低溫可瞬間凍傷皮膚、脆化設備）。根據 TSG R0004《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》要求，需實時監(jiān)測壓力異常并及時處置，而 “精準識別壓力高的現象” 是安全應對的第一步。本文梳理 6 類典型現象，覆蓋 “可直接觀察、需儀器監(jiān)測、易被忽視” 的場景，助力用戶快速判斷風險。
二、液氮杜瓦罐壓力高的三類典型現象
（一）第一類：直觀可監(jiān)測的壓力異常現象（最易發(fā)現，需立即關注）
這類現象通過目視、聽覺或基礎儀器即可識別，是壓力高的 “首要信號”，通常伴隨壓力值超過 0.8MPa（常規(guī)杜瓦罐警戒值）。
1. 壓力表指針超量程或持續(xù)高位
杜瓦罐標配的壓力表（量程 0~1.6MPa，精度 ±1.6 級）指針超過紅色警戒刻度（通常 0.8MPa），或從正常 0.2~0.3MPa 在 1~2 小時內升至 0.7MPa 以上，且無下降趨勢；部分數顯壓力表觸發(fā) “高壓報警”（聲光提示，屏幕顯示 “OVER PRESS”）。
多為絕熱層真空度下降（外部熱量大量傳入，液氮汽化加速）、增壓閥未關閉（持續(xù)產壓）或安全閥卡滯（無法自動泄壓）。
- 風險等級：★★★★★（直接提示超壓，需立即停機檢查）
2. 安全閥頻繁起跳或持續(xù)排氣
安全閥（起跳壓力通常 0.85~0.9MPa）發(fā)出 “嘶嘶” 排氣聲，且排氣時間超過 10 分鐘未停止；或短時間內（30 分鐘內）多次起跳（排氣→壓力下降→停止→壓力回升→再排氣），排氣口有白色霧狀液氮蒸汽（低溫氣體遇空氣冷凝水汽）。
罐內壓力持續(xù)超過安全閥起跳壓力，可能是增壓閥故障（無法關閉）、外部熱源強干擾（如杜瓦罐靠近暖氣、陽光直射）。
- 風險等級：★★★★☆（安全閥已啟動保護，但持續(xù)排氣會導致液氮過量損耗，且壓力源未消除仍有風險）
（二）第二類：設備結構的異常表現（需結合設備狀態(tài)判斷，反映壓力對罐體的影響）
這類現象是壓力高導致的 “次生反應”，雖不直接顯示壓力值，但能間接印證壓力超標，且可能伴隨設備損傷。
1. 罐體頂部或閥門接口處異常結霜
正常杜瓦罐僅液位計、出液閥附近有少量結霜（局部低溫），若罐體頂部氣相區(qū)、增壓閥連接法蘭出現大面積結霜（霜層厚度＞5mm），且伴隨 “冷霧” 擴散，說明罐內壓力高導致液氮汽化量激增，低溫氣體從密封薄弱處泄漏（或絕熱層失效導致局部溫度過低）。
壓力高→液氮汽化率升高→氣相空間壓力進一步上升→若密封件老化（如增壓閥密封圈磨損），低溫氮氣泄漏至大氣，遇空氣冷凝結霜；或絕熱層漏熱→液氮持續(xù)汽化→壓力與結霜形成 “惡性循環(huán)”。
- 風險等級：★★★☆☆（結霜區(qū)域可能存在泄漏，需檢查密封件，同時監(jiān)測壓力值）
2. 罐體輕微變形或異響
小型杜瓦罐（≤200L）罐壁出現輕微鼓脹（用手觸摸可感知弧度變化，對比正常狀態(tài)）；大型杜瓦罐（≥500L）支座與罐體連接處有 “咯吱” 異響（金屬應力釋放聲），且伴隨基礎輕微震動（壓力推動罐壁形變，與支座摩擦）。
壓力超過罐體設計承壓極限（通常 1.0MPa），罐壁材料（奧氏體不銹鋼 304L）受內壓作用產生塑性變形，若壓力繼續(xù)升高，可能導致焊縫開裂（異響多為焊縫應力集中的信號）。
- 風險等級：★★★★★（最危險的現象之一，說明罐體已承受超壓載荷，需立即泄壓，禁止靠近）
3. 出液閥開啟時流量異常增大
正常操作時，打開出液閥（開度 50%），液氮流量穩(wěn)定在 10~15L/h（根據管徑），若壓力高時，相同開度下流量突然增至 20L/h 以上，且伴隨 “噴射狀” 出液（出液口有明顯氣流沖擊聲），關閉閥門后流量仍有殘留（閥門內漏）。
罐內壓力高→液相液氮靜壓增大→出液時 “壓力推動流速加快”，同時高壓可能導致出液閥密封面變形（關閉后仍有縫隙，出現內漏）。
- 風險等級：★★☆☆☆（雖不直接威脅罐體安全，但流量異常易導致下游設備超流，且閥門內漏會加劇壓力下降后的液氮損耗）
（三）第三類：易被忽視的隱性跡象（需結合日常數據對比，提前發(fā)現潛在壓力高風險）
這類現象不直觀，但通過日常記錄的 “基準數據” 對比，可在壓力未達警戒值前發(fā)現異常，屬于 “提前預警信號”。
1. 液氮損耗速率顯著加快
正常杜瓦罐靜態(tài)損耗率（無出液、無增壓）為 2%~3%/24h（如 200L 罐每日損耗 4~6L），若壓力高時，損耗率升至 5%~8%/24h（每日損耗 10~16L），且未進行出液操作，液位計顯示液位下降速度明顯快于往常。
壓力高→液氮汽化量增加→部分氮氣通過安全閥微量泄壓（雖未起跳，但密封面有微量泄漏），或通過呼吸閥排出，導致液氮以 “汽化” 形式損耗，液位下降。
- 風險等級：★★☆☆☆（隱性風險，雖當前壓力可能未超警戒值，但損耗加快說明壓力在緩慢升高，需排查絕熱層或閥門狀態(tài)）
2. 氣相溫度異常升高
用低溫熱電偶（T 型，量程 - 270℃~50℃）測量罐內氣相溫度，正常狀態(tài)下氣相溫度比液相溫度（-196℃）高 3~5℃（約 - 191℃~-189℃），若壓力高時，氣相溫度升至 - 185℃以上，且與液相溫差超過 10℃（如液相 - 196℃，氣相 - 185℃）。
壓力高與溫度存在熱力學耦合（克勞修斯 - 克拉佩龍方程）—— 壓力升高→飽和溫度同步升高，同時若外部熱量傳入（絕熱層失效），氣相區(qū)優(yōu)先吸熱升溫，形成 “高溫高壓” 狀態(tài)，溫差增大是壓力持續(xù)升高的前兆。
- 風險等級：★★★☆☆（提前預警信號，需在壓力達警戒值前排查絕熱層）
三、壓力高現象的核心成因與對應處置
識別現象后，需快速定位成因并處置，避免風險擴大，具體對應關系如下：
四、日常預防：避免壓力高現象的關鍵措施
- 定期監(jiān)測基礎數據：每日記錄壓力表值（早晚各 1 次）、液位（每周 2 次）、氣相溫度（每周 1 次），建立基準值（如壓力 0.2~0.3MPa，損耗率 2%/24h），偏離 10% 以上需預警。
- 月度維護重點：檢查增壓閥密封性（用肥皂水檢測無泄漏）、安全閥起跳壓力（每年校驗 1 次，按 GB/T 12243 執(zhí)行）、絕熱層真空度（每 6 個月檢測 1 次）。
- 規(guī)范操作：禁止將杜瓦罐置于陽光直射、高溫環(huán)境（＞30℃）；增壓時控制速率≤0.1MPa/h，避免開度過大；出液后及時關閉出液閥，防止液相泄漏導致壓力波動。
五、結語
液氮杜瓦罐壓力高的現象并非孤立存在，而是 “壓力 - 溫度 - 汽化量” 耦合作用的外在表現 —— 從直觀的壓力表超量程、安全閥起跳，到隱性的液氮損耗加快、氣相溫差增大，每類現象都對應明確的成因。使用人員需牢記 “先識別現象、再定位成因、后科學處置” 的邏輯，日常做好數據監(jiān)測與維護，才能在壓力高初期化解風險，避免因忽視現象導致設備損傷或安全事故。本文梳理的現象與處置方法，可作為現場操作的 “快速參考手冊”，助力低溫設備安全運行。
