一、结构组成与工作原理
液氮真空管道主要由内管、外管、真空夹层、支撑结构及阀门组件构成。内管多采用奥氏体不锈钢（如 304 或 316 材质），具备优异的低温韧性，可耐受 - 196℃液氮的长期冲刷；外管选用碳素钢或不锈钢，起到机械保护和密封作用。内管与外管之间的真空夹层（真空度≤10⁻³Pa）是核心绝热结构，通过消除空气对流和降低热传导，使冷损率控制在 0.5W/m 以下。支撑结构采用低导热系数的玻璃纤维增强塑料（GFRP）或聚四氟乙烯材料，间隔 3-5 米设置一组，避免形成冷桥。阀门组件包括低温截止阀（工作温度≤-196℃）、真空隔离阀及安全阀（整定压力 0.2MPa），确保介质输送的可控性与安全性。
二、操作流程规范
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启用或长期停用后，需进行梯度预冷。先打开管道末端的放空阀，通过旁路阀引入少量液氮（流速≤0.5m/s），使管道温度从常温逐步降至 - 100℃，此阶段持续 1-2 小时。
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当外管表面温度稳定后，调节主阀开度至 30%，继续降温至 - 196℃，期间密切监测管道伸缩量（每 10 米允许大伸缩 50mm），通过补偿器吸收热胀冷缩应力。
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预冷过程中产生的冷气需通过专用排气管引至室外，禁止直接排入密闭空间。
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液氮充装时，系统工作压力应控制在 0.1-0.15MPa，流速不超过 2m/s，避免湍流引发管道振动。
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开启阀门需遵循 “先开后关” 原则：先缓慢打开上游阀，待压力稳定后再开启下游阀，关闭时顺序相反，防止水锤效应。
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输送过程中每小时记录一次进出口压力、温度及流量，当温差超过 5℃或压力波动 ±0.02MPa 时，需停机检查。
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短期停运（＜24 小时）可保持系统保冷状态，关闭主阀后保留旁路微开，维持管内正压（≥0.05MPa）。
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长期停运需彻底排空液氮，通过干燥氮气（露点≤-40℃）吹扫管道 3 次，每次吹扫压力 0.2MPa，持续 15 分钟。
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复温需自然升温，禁止使用热风或蒸汽加热，避免内外管温差过大导致变形。
三、维护保养要点
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每日检查外管表面温度（正常应接近环境温度，局部异常低温提示真空失效）、阀门密封面有无结霜，以及补偿器位移量是否在允许范围。
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每周用氦质谱检漏仪检测真空夹层泄漏率，泄漏率应≤1×10⁻⁹Pa・m³/s，超标需重新抽真空。
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每 6 个月拆卸阀门组件，用无水乙醇清洗阀芯，更换老化的聚四氟乙烯密封垫，涂抹低温硅脂后复位。
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每年进行真空度复测，若真空度降至 10⁻²Pa 以下，需开启真空抽气口重新抽至额定值。
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内管每 2 年进行壁厚检测，奥氏体不锈钢壁厚减薄量不得超过原始厚度的 10%。
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真空失效：表现为外管大面积结霜，需立即停运，排查泄漏点（重点检查焊接接头和阀门法兰），补焊后重新抽真空。
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阀门卡滞：多因结冰导致，可通过电伴热（功率≤50W/m）缓慢解冻，禁止强行启闭。
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补偿器损坏：若发现波纹管变形或焊缝开裂，需更换同型号补偿器，更换前需测量管道实际位移量以匹配补偿量。
四、安全注意事项
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操作时必须佩戴耐低温手套（耐温≤-200℃）、护目镜及防寒服，禁止赤手接触管道低温部位。
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检修区域设置 “低温危险” 警示标识，配备氧气检测仪（报警阈值 19.5%），通风不良处需安装强制排风系统（换气次数≥10 次 / 小时）。
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皮肤冻伤：立即脱离接触，用 40℃温水（禁止热水）浸泡患处 15-30 分钟，严禁揉搓或使用热源直接烘烤。
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氮气泄漏：迅速撤离人员至上风向，关闭上游阀门，待泄漏停止后强制通风 30 分钟以上，确认氧气浓度≥20.9% 方可进入。
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管道超压：若安全阀起跳，应立即打开放空阀泄压，检查压力异常原因（如阀门误操作、热交换失控），排除故障后方可重新启动。
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严禁在管道上进行焊接、切割等明火作业，如需动火需先排空液氮并氮气置换（氧含量≤0.5%）。
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不得用硬物敲击真空夹层外壁，防止破坏绝热层或引发泄漏。
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禁止将管道用于输送液氮以外的介质（如液化天然气、液氧），避免材质不相容导致腐蚀或爆炸。
通过严格执行上述规范，可有效保障液氮真空管道的运行效率与安全性，其使用寿命可达 15 年以上。操作中若遇复杂技术问题，建议联系专业低温管道服务商进行处理。
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