液氮杜瓦作为真空绝热深冷设备的核心代表，凭借双层真空绝热结构实现-196℃超低温液氮的长期储存与运输，广泛应用于医疗样本冷冻、化工深冷反应、航天低温试验等关键领域。其安全运行的核心依赖于“真空绝热层+承压壳体”的双重防护，而液氮气化压力试验作为验证杜瓦承压性能、密封可靠性的关键手段，直接决定设备是否能在服役过程中抵御液氮气化膨胀产生的压力冲击，是保障设备安全与工况稳定的核心检验环节。本文将系统阐述液氮杜瓦液氮气化压力试验的核心价值、试验原理、规范流程及安全保障要点。
一、试验核心目的与适用范围
液氮杜瓦液氮气化压力试验的核心目的，是模拟液氮在杜瓦内自然汽化或强制汽化过程中的压力升高工况，验证设备壳体、焊缝、阀门及密封部件的结构强度与密封性能，确保其在设计压力及瞬时超压工况下无塑性变形、无泄漏。同时，通过试验可排查真空绝热层失效、阀门老化等潜在隐患，为设备的安全服役提供数据支撑。
该试验的适用场景明确，主要包括：新造液氮杜瓦投产前的出厂检验，确保产品符合设计标准；在用杜瓦的周期性维护检验（建议每2年一次），及时发现长期使用中的性能衰减；杜瓦经维修（如焊缝修补、阀门更换）后的性能复核，验证维修效果。试验全过程需严格遵循GB/T
18443.5《真空绝热设备性能试验》及TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》等标准要求，确保试验的合规性与权威性。
二、试验原理与核心参数
（一）试验核心原理
液氮在标准大气压下的沸点为-195.8℃，其液态向气态转化时具有显著的体积膨胀特性——1升液氮完全汽化成常温常压下的氮气，体积可膨胀至637升。液氮杜瓦液氮气化压力试验正是利用这一特性，通过低温液体泵将液氮输送至汽化器，液氮在汽化器内快速汽化成氮气并升温至接近环境温度（出口温度通常低于环境温度5℃），高压氮气随后注入被试杜瓦系统，使杜瓦内压力逐步升高至设定试验压力，从而模拟实际服役中的气化压力工况，检验设备的承压与密封能力。
（二）关键试验参数
试验参数的科学设定是保障试验有效性的基础，核心参数包括：
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试验介质：优先选用纯度≥99.99%、露点≤-40℃的干燥氮气，严禁使用氧气或可燃气体，避免引发氧化腐蚀或爆炸风险；
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试验压力：常规设定为杜瓦设计压力的1.25倍，例如设计压力0.8MPa的常规杜瓦，试验压力需达到1.0MPa；对于高压杜瓦（设计压力0.8-2.5MPa），需结合材料特性与绝热层压力叠加效应进行校核；
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稳压时间：分阶段升压过程中，每级压力稳压5分钟进行初期检漏；达到试验压力后稳压10分钟，验证结构稳定性；降压至设计压力后再次稳压，时长根据查漏需求确定；
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温度控制：汽化器出口氮气温度需严格监控，避免低温气体直接进入杜瓦导致壳体温度骤降引发脆裂，通常要求出口温度不低于环境温度5℃。
三、试验规范流程
液氮杜瓦液氮气化压力试验需遵循“前期准备—系统安装—分阶段升压—稳压检漏—泄压收尾”的逻辑流程，每个环节均需严格把控细节，确保试验安全与结果精准。
（一）试验前期准备
前期准备是试验成功的前提，核心工作包括：
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方案审批与技术交底：编制详细试验方案，明确升压曲线、安全预案及人员分工，经建设单位与监理单位审批通过后，对作业人员进行专项培训，确保其掌握操作流程与应急处置方法；
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杜瓦预处理：清空罐内剩余液氮并导出至备用罐，用干燥氮气吹扫罐内残留介质，避免低温冻伤或介质混合反应；核对杜瓦出厂合格证、设计图纸等资料，确认容积、设计压力、壁厚等关键参数；
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设备与工具准备：配备低温液体泵、汽化器、不锈钢连接管路、高精度压力表（精度≤±1.6%）、截止阀门、安全阀、测温计及便携式氧气报警仪等设备，所有设备需提前校验合格；准备临时盲板、密封垫片等辅助部件，确保材质适配低温高压工况；
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场地布置：选择通风良好的室外区域搭建试验场地，划定警戒区并悬挂“低温危险”“高压作业”等警示牌，安排专人值守禁止无关人员进入；泄放口需延伸至高于操作面4米的安全区域，避免氮气积聚引发缺氧风险。
（二）系统安装与调试
系统安装需保障密封性与稳定性：采用地脚螺栓固定低温液体泵，减少运行震动；汽化器安装在通风良好的基础上，基础需坚实防火、清除油脂，并用四氯化碳冲洗管路去除油污，再用氮气吹扫杂质与水分；所有连接管路、阀门及管件均采用不锈钢材质，避免碳钢低温脆化，管路接口采用金属垫或聚四氟乙烯密封件，确保低温密封可靠。安装完成后，进行系统预调试，升压至5MPa稳压10分钟，确认汽化器、管路及阀门无泄漏后投入使用。
（三）分阶段升压与稳压检漏
升压过程需缓慢平稳，避免压力骤升引发冲击载荷，具体步骤为：
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预冷启动：打开液氮槽车阀门与液体泵放空口，对泵体预冷30分钟，直至放空口有液氮稳定流出后关闭放空口，开启汽化器与杜瓦之间的阀门；
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分级升压：将液体泵调速器调至小，启动电机缓慢升压，按“0→0.3MPa→0.6MPa→试验压力”的阶段逐步提升，每级压力稳压5分钟，通过压力表实时监控压力变化，并用肥皂水涂抹焊缝、阀门接口等关键部位，检查是否有气泡泄漏；
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稳压检验：达到试验压力后，关闭液体泵、进气阀门及液氮阀门，稳压10分钟，观察压力表读数无下降；随后缓慢降压至设计压力，再次稳压并全面检漏，确认无泄漏、无异常声响及壳体变形为合格；
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异常处置：若发现泄漏，立即停止升压并做好漏点标记，待完全泄压后进行修补，严禁带压紧固螺栓或补焊；修补完成后需重新进行试验。
（四）试验后收尾
试验合格后，缓慢打开泄放口阀门泄压，直至压力完全释放，全程需有专人监护泄放区域；拆除临时试验系统、盲板及假件，按设计图纸恢复杜瓦原有管路与阀件，安装正式垫片并紧固螺栓；用干燥氮气（露点≤-40℃）吹扫罐内残留水分，防止低温下结冰堵塞管道，对阀门接口涂抹硅基低温润滑脂，封闭罐口并张贴试验合格标识；后整理试验数据，编制包含设备信息、试验参数、检漏结果及合格判定的试验报告，经审核后归档留存。
四、安全保障体系
液氮的超低温特性（-196℃）与氮气的窒息风险，加之高压试验工况，决定了安全保障是试验的核心前提，需从防护装备、过程管控、应急处置三方面构建完整体系。
（一）个人防护要求
作业人员必须穿戴全套低温防护装备，包括防寒服、防冲击护目镜、低温专用手套、closed
shoes（严禁穿拖鞋、短裤），严禁佩戴金属首饰或手表，避免低温吸附导致皮肤冻伤；全程携带便携式氧气报警仪，确保试验区域氧气浓度不低于19.5%，防止氮气积聚引发窒息。
（二）过程安全管控
试验过程中，警戒区需专人24小时值守，严禁无关人员进入；升压、稳压及泄压操作均需缓慢进行，压力变化速率控制在0.1MPa/min以内，避免冲击载荷；实时监控汽化器出口温度与杜瓦壳体温度，防止低温脆裂；安全阀需提前校验合格，开启压力设定为设计压力的1.05-1.1倍，确保超压时能自动泄压。
（三）应急处置措施
若发生液氮泄漏，立即停止试验并疏散人员，关闭相关阀门切断气源；少量泄漏时，待其自然汽化后通风置换；大量泄漏（如溢出至走廊）时，立即拉响火警并疏散整栋建筑人员，留守人员需在安全距离引导救援；若氧气报警仪触发，立即撤离至室外通风区域，关闭实验室门防止氮气扩散，联系安全管理人员处置，严禁在报警未解除前返回现场；若发生人员冻伤，立即将受伤部位放入38-42℃温水中复温，严禁揉搓或用热水直接冲洗，同时送医救治。
五、试验结果判定与总结
液氮杜瓦液氮气化压力试验的合格判定标准为：试验过程中无泄漏（肥皂水检漏无气泡）、无异常声响，杜瓦壳体无塑性变形、无裂纹；试验压力与设计压力下的稳压阶段，压力表读数无明显下降（压力波动≤±10%）；安全阀、压力表等附件动作正常，符合设计要求。
作为液氮杜瓦安全保障的核心环节，液氮气化压力试验需严格遵循标准规范，从参数设定、流程管控到安全防护形成全链条管理。通过科学的试验手段，不仅能验证设备的出厂质量与服役性能，更能及时排查潜在安全隐患，为医疗、化工、航天等领域的低温工况稳定运行提供关键支撑。未来，随着大型化、高压化液氮杜瓦的应用拓展，试验技术将向自动化压力监控、精准漏点定位等方向升级，进一步提升试验效率与安全性。
