液氦是一种超低温惰性介质,常压下沸点低、汽化速度快,广泛应用于超导设备冷却、精密仪器低温测试、科研实验、半导体检测等领域。液氦杜瓦瓶采用高真空多层绝热结构,可长时间储存低温液氦,是行业通用的储液、供液设备。由于液氦超低温特性,接触人体易造成低温冻伤,快速汽化的氦气会挤占空间、造成局部缺氧,因此取液作业必须遵循标准化流程,严控操作细节、落实安全防护。
液氦取液作业严禁单人操作,全程执行双人作业制度,一人负责实操取液,一人专职监护,监护人员全程在岗,不得擅自离岗、串岗,实时监控设备状态、环境变化及操作人员状态。作业前需完成人员、环境、设备器具全方位检查,确认无误后方可启动作业。
1.1 人员防护准备
作业人员及监护人员必须全程规范穿戴专用防护用具,杜绝裸肤暴露作业。需穿戴的防护装备包含:低温防寒防护服、防低温防冻手套、全封闭防护面屏、防滑绝缘工作鞋。作业过程中禁止佩戴普通棉纱手套、短袖衣物、破损防护用品,此类用品无法抵御超低温伤害。同时,作业人员需确认自身状态良好,无疲劳、头晕、身体不适等情况,熟练掌握取液流程及应急处置方法。
1.2 作业环境检查
取液作业需在开阔、通风良好的开放或半开放场地开展,禁止在密闭房间、地下低洼空间、通风不良的狭小区域作业。作业前清理现场杂物、易燃易爆物品及无关设备,保证作业区域整洁,预留充足的操作空间和应急撤离通道。
远离明火、高温热源、大功率发热设备,避免温差过大导致杜瓦瓶压力异常波动,同时杜绝高温引发的介质汽化异常问题。现场需常备通风设备,必要时开启强制通风,避免大量氦气聚集引发局部缺氧风险。
1.3 设备与器具检查
首先检查液氦杜瓦瓶整体状态,目视观察瓶体外壳无凹陷、变形、磕碰破损、开裂、锈蚀等问题,瓶体真空封口、绝热层完好无损,无结霜、冒汗异常现象。检查杜瓦瓶泄压阀、安全阀、压力表等安全附件完好、无堵塞、无失效,压力数值处于正常静置范围,无异常升压、稳压不稳等情况。
核对杜瓦瓶有效期及设备校验状态,确保设备在合规使用周期内。同时检查取液专用软管、取液枪、转接接头等配套器具,确认管路无老化、开裂、漏气,接头密封完好、无松动,器具干净干燥、无油污、无杂质,避免杂质进入瓶内影响液氦纯度或造成管路堵塞。提前准备好接液容器,确保容器适配低温介质、完好无损、干燥洁净。

2.1 设备稳压预处理
作业前将静置存放的液氦杜瓦瓶平稳放置在水平地面,保持瓶体直立、摆放稳固,避免倾斜、倒置。静置10至15分钟,让瓶内介质压力趋于稳定,消除搬运、移动过程中产生的压力波动。观察压力表数值,待压力稳定在常规工作区间后,方可开展后续操作。若压力异常偏高,可轻微开启泄压阀缓慢泄压,严禁快速、大幅度泄压。
2.2 管路连接与密封性检查
将干燥洁净的取液管路、转接接头、取液装置依次对接杜瓦瓶出液口,手动紧固接头,保证连接紧密、密封到位,杜绝虚接、松动。连接完成后,再次检查所有接口、管路整体状态,确认无弯折、挤压、漏气隐患。
小幅开启杜瓦瓶出气阀,利用瓶内低压氦气对整套管路进行吹扫,排出管路内空气、水汽及杂质,吹扫完成后关闭阀门,等待管路状态稳定,防止水汽遇低温结冰堵塞管路。
2.3 正式取液作业
作业人员站位避开出液口正面及管路接口位置,防止液氦喷射、泄漏造成冻伤。缓慢开启杜瓦瓶出液阀门,遵循“慢开、稳压、匀速”的原则,禁止一次性全开阀门,避免压力骤变导致液氦剧烈汽化、喷溅。
阀门开启后,观察出液状态及压力表变化,保持压力稳定,匀速向接液容器输送液氦。取液过程中全程观察容器液位、设备压力及管路状态,若出现管路结霜异常、压力骤升骤降、接口漏气等异常情况,立即关闭出液阀,停止取液作业,排查隐患并处置完毕后,方可重新作业。
根据作业所需用量,控制取液体量,避免过量取液造成介质浪费及安全隐患。接液过程中保持容器放置平稳,严禁晃动、倾斜容器。
2.4 作业收尾操作
达到取液量后,缓慢关闭杜瓦瓶出液阀门,待管路内残留液氦完全汽化、管路压力归零后,再拆卸取液管路及接头。严禁带压拆卸器具,防止残余介质喷射伤人。
拆卸完成后,将杜瓦瓶出液口、接口密封盖复位紧固,做好密封防护,防止空气、水汽进入瓶内影响绝热效果及介质纯度。整理取液器具,清洁干燥后规范存放。
取液作业完成后,持续观察作业区域5至10分钟,确认无残余氦气聚集、无设备异常、无安全隐患后,方可撤离现场。整理作业场地,清理杂物,恢复现场整洁状态,关闭临时开启的通风设备。
对本次使用的杜瓦瓶进行状态记录,标注取液时间、取液量、设备压力状态,便于后续设备巡检及台账管理。定期检查杜瓦瓶真空状态、安全附件性能,做好日常维护保养,杜绝带故障、带隐患存放设备。防护用具、取液器具分类存放,妥善保管,避免老化、破损,保障下次作业正常使用。
1. 全程禁止裸手接触杜瓦瓶低温部位、出液管路及液氦介质,超低温介质可快速造成皮肤冻伤,一旦接触,需立即脱离接触,用常温清水缓慢冲洗患处,禁止热敷、揉搓。
2. 作业区域严禁堆放杂物、无关设备,禁止无关人员进入作业现场,杜绝违章操作、擅自更改操作流程的行为。
3. 液氦汽化后为无色无味惰性气体,易聚集在低洼处,作业中需持续保持通风,避免密闭空间作业,防止缺氧窒息。
4. 杜瓦瓶严禁剧烈撞击、倾倒、暴晒,禁止靠近高温热源,避免真空绝热结构损坏,造成介质快速汽化、压力异常。
5. 作业过程中若出现设备故障、介质泄漏、压力异常等突发情况,立即停止作业,撤离人员至安全区域,排查处置隐患,严禁带故障强行作业。
Q1:取液时管路表面出现大量结霜,属于正常现象吗?
A1:轻微、均匀的表层结霜属于正常现象,液氦超低温会使管路周边空气水汽凝结结霜。若出现局部厚霜、结冰,或结霜位置伴随漏气、压力异常下降,属于异常情况,大概率是管路密封不严、接口泄漏或管路破损,需立即关闭阀门停止取液,排查并更换密封件或管路。
Q2:杜瓦瓶取液过程中压力持续偏高,无法稳压是什么原因?
A2:常见原因有三种,一是作业环境温度过高或设备靠近热源,导致瓶内液氦加速汽化,压力升高;二是杜瓦瓶真空绝热性能下降,保温效果变差,介质受热汽化加剧;三是泄压阀轻微堵塞、排气不畅。可先远离热源、加强通风,小幅泄压稳压;若问题持续,需停止作业,交由专业人员检测设备真空度及安全附件状态。
Q3:取液时出液断断续续、出液不稳定如何解决?
A3:该问题多由管路残留水汽结冰堵塞、阀门开启速度过快、瓶内压力波动过大导致。需立即关闭出液阀,静置设备稳定压力,待管路冰层自然融化后,重新吹扫管路,再次缓慢开启阀门匀速取液。作业前彻底干燥管路、规范吹扫,可有效规避此类问题。
Q4:液氦杜瓦瓶可以长期敞口放置或频繁开盖吗?
A4:不可以。杜瓦瓶敞口或频繁开盖,会导致外界空气、水汽大量进入瓶内,不仅会加速液氦汽化损耗、降低介质纯度,还会破坏瓶体真空绝热层使用寿命,长期会造成设备保温性能衰减,增加后续使用隐患。非作业状态下,必须保证瓶口、接口完全密封。
Q5:作业后少量液氦残留汽化,需要特殊处理吗?
A5:无需特殊处理,液氦汽化后的氦气为惰性无害气体,只需保持现场通风,让气体自然扩散即可。禁止将残余介质、汽化气体密闭封存,避免局部压力聚集引发安全问题。