《固容規(guī)》安全附件解讀
《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱《固容規(guī)》)TSG 21-2016在2016年2月22日由國家質(zhì)檢總局頒布,并自2016年10月1日期正式施行。從施行至今已超過一年了,根據(jù)使用反饋情況及筆者的經(jīng)驗(yàn)提出以下觀點(diǎn)供分享。
一 、安全附件的定義和范圍
安全附件應(yīng)當(dāng)是在出現(xiàn)異常情況時能夠自主啟動相應(yīng)動作從而對壓力容器起到保護(hù)作用的附件,而儀表只是起到某種參數(shù)指示作用,當(dāng)出現(xiàn)異常情況時沒有相應(yīng)保護(hù)動作。以往包括儀表在內(nèi)的安全附件概念過于寬泛,使得一些具體技術(shù)要求難以表述,一些技術(shù)要求難以落實(shí)到位。
新版《固容規(guī)》對安全附件和儀表進(jìn)行了重新界定,1.6.2明確規(guī)定:壓力容器的安全附件包括直接連接在壓力容器上的安全閥、爆破片裝置、易熔塞、緊急切斷裝置、安全聯(lián)鎖裝置,而將壓力表、液位計、測溫儀表等劃歸為儀表。本規(guī)程第9章的內(nèi)容也相應(yīng)作了調(diào)整,標(biāo)題改為“安全附件及儀表”,內(nèi)容上也分開提出技術(shù)要求。
存在的問題:
(1)易熔塞在固定式壓力容器中是否作為超壓泄放裝置使用?對于易熔塞,除了在1.6.2安全附件種類提及了,正文中沒有再出現(xiàn)過。如果使用,是否可按GB8337-2011《氣瓶用易熔合金塞裝置》的要求來進(jìn)行設(shè)計和制造檢驗(yàn)?還是有其他可遵循的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)?
(2)對于緊急切斷裝置也存在類似的問題,在第9章節(jié)中除了規(guī)定緊急切斷閥應(yīng)進(jìn)行型式試驗(yàn)外,未提出其它任何要求。
以上兩個問題,歡迎大家在留言中提建議、進(jìn)行討論。
二、壓力容器安全泄放量的計算
(1)壓力容器安全泄放量應(yīng)該由誰來進(jìn)行計算?這個問題《固容規(guī)》給出了明確答案,由壓力容器設(shè)計單位提供計算書。
3.1.4.1第(2)條款規(guī)定:裝設(shè)安全閥、爆破片裝置的壓力容器,設(shè)計文件還應(yīng)當(dāng)包括壓力容器安全泄放量、安全閥排量和爆破片泄放面積的計算書;利用軟件模擬計算或者無法計算時,設(shè)計單位應(yīng)當(dāng)會同設(shè)計委托單位或者使用單位,協(xié)商選用超壓泄放裝置。
(2)如何計算壓力容器安全泄放量?
在《固容規(guī)》9.1.4.1 中是這樣要求的:安全閥、爆破片的排放能力,應(yīng)當(dāng)大于或者等于壓力容器的安全泄放量。排放能力和安全泄放量按照壓力容器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。對于充裝處于飽和狀態(tài)或者過熱狀態(tài)的氣液混合介質(zhì)的壓力容器,設(shè)計爆破片裝置應(yīng)當(dāng)計算泄放口徑,確保不產(chǎn)生空間爆炸。
表1 發(fā)生物理超壓過程容器的安全泄放量計算(GB150.1附錄B)
這里的壓力容器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要是指GB/T150.1附錄B,該標(biāo)準(zhǔn)給出了壓力容器在大多數(shù)工況下的安全泄放量計算方法,如表1所示。對于固定式真空絕熱深冷壓力容器,則可參照GB/T18442.6《固定式真空絕熱深冷壓力容器 第6部分:安全防護(hù)》來進(jìn)行更詳細(xì)和精確的計算。
三、超壓泄放裝置的動作壓力
《固容規(guī)》3.1.9.2規(guī)定:裝有超壓泄放裝置的壓力容器,超壓泄放裝置的動作壓力不得高于壓力容器的設(shè)計壓力;對于設(shè)計圖樣中注明最高允許工作壓力的壓力容器,超壓泄放裝置的動作壓力不得高于該壓力容器的最高允許工作壓力。
很多人就有疑問了,超壓泄放裝置在任何情況下動作壓力都不能超過容器設(shè)計壓力(或最高允許工作壓力)嗎?
我們知道,對于安全閥而言,動作壓力指其整定壓力;對于爆破片裝置而言,動作壓力指其設(shè)計爆破壓力。這里要特別指出的是,規(guī)范僅僅給出的一般原則要求,對于一些特殊情況還是可以根據(jù)具體的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來確定超壓泄放裝置的動作壓力。
比如,在GB/T150.1附錄B中的B3.2.2便規(guī)定:當(dāng)容器上安裝多個泄放裝置時,其中一個泄放裝置的動作壓力不大于設(shè)計壓力,其他泄放裝置的動作壓力可提高至設(shè)計壓力的1.05倍。而B3.2.3也規(guī)定:當(dāng)考慮火災(zāi)時安裝的輔助泄放裝置動作壓力不大于設(shè)計壓力的1.1倍(這一點(diǎn)在在GB/T18442.6也有類似的要求),具體詳見表2。
表2 超壓泄放裝置動作壓力Pb的確定(P為容器設(shè)計壓力)
四、壓力容器的氣密性試驗(yàn)
什么情況下要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)?
《固容規(guī)》3.1.19規(guī)定:耐壓試驗(yàn)合格后,對于介質(zhì)毒性危害程度為極度、高度危害或者設(shè)計上不允許有微量泄漏的壓力容器,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行泄漏試驗(yàn)。泄漏試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)介質(zhì)的不同,分為氣密性試驗(yàn)以及氨檢漏試驗(yàn)、鹵素檢漏試驗(yàn)和氦檢漏試驗(yàn)等。
如何進(jìn)行氣密性試驗(yàn)?
《固容規(guī)》3.2.13.1 規(guī)定:氣密性試驗(yàn)所用氣體應(yīng)當(dāng)符合本程3.2.12.4第(2)項(xiàng)的規(guī)定,氣密性試驗(yàn)壓力為壓力容器的設(shè)計壓力。且在4.1.10.1 氣密性試驗(yàn)第(1)項(xiàng)明確要求:進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時,一般需要將安全附件裝配齊全;同時在3.1.18中又指出:對于帶有安全閥、爆破片等超壓泄放裝置的壓力容器,如果設(shè)計時提出氣密性試驗(yàn)要求,則設(shè)計者應(yīng)當(dāng)給出該壓力容器的最高允許工作壓力。
于是問題就來了,既然氣密性試驗(yàn)壓力為容器的設(shè)計壓力,試驗(yàn)時又要安裝超壓泄放裝置,而超壓泄放裝置的動作壓力又不能超過容器的設(shè)計壓力(或最高允許工作壓力,該值會比設(shè)計壓力略高,但幅度視選材而變!),這豈不是會在氣密性試驗(yàn)時就有可能會使超壓泄放裝置動作嗎?尤其對于爆破片裝置還可能造成疲勞損傷,從而對使用埋下隱患!這是筆者在和設(shè)計制造人員討論《固容規(guī)》時經(jīng)常被問到的問題。筆者的觀點(diǎn)是:
(1)對于介質(zhì)毒性危害程度為極度、高度危害或者設(shè)計上不允許有微量泄漏的壓力容器,才需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn);因此在氣密性試驗(yàn)時安裝超壓泄放裝置是非常有必要的,否則可能留下泄漏點(diǎn)。
(2)設(shè)計時已經(jīng)知曉是否要進(jìn)行氣密性試驗(yàn),因此可預(yù)先考慮選用更合適的材料,給出更高的最大允許工作壓力(至少要比設(shè)計壓力高處10%),以便為后面的超壓泄放裝置選擇流出空間。
五、爆破片的使用期限
在《固容規(guī)》7.2.4.2.1 年度檢查內(nèi)容和要求中對爆破片裝置的檢查包括一項(xiàng)讓用戶和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)經(jīng)常有分歧的檢驗(yàn)內(nèi)容,即:爆破片是否超過產(chǎn)品說明書規(guī)定的使用期限。在第8章定期檢驗(yàn)中也規(guī)定對爆破片裝置,應(yīng)檢驗(yàn)是否按期更換。
那么,爆破片的使用期限如何確定?更換周期應(yīng)該從產(chǎn)品制造日期還是使用日期算起?
實(shí)際情況是爆破片制造廠家往往沒有在其產(chǎn)品說明書中給出爆破片的使用期限,而且由于爆破片的使用壽命是受介質(zhì)、使用環(huán)境、壓力波動、溫度變化等很多因素的影響,往往也無法進(jìn)行定量化,目前國際標(biāo)準(zhǔn)中也尚無對爆破片的使用壽命進(jìn)行定量化。因此無論是使用單位還是檢驗(yàn)單位經(jīng)常會要求必須安裝制作日期不超過半年甚至幾個月的爆破片裝置。這顯然是個誤解。
《爆破片裝置安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附錄B中B6.3.1明確規(guī)定:
爆破片的更換周期,應(yīng)根據(jù)設(shè)備使用條件、介質(zhì)性質(zhì)等具體影響因素合理確定,不可硬性地做統(tǒng)一規(guī)定。一般情況下爆破片裝置的更換周期為2-3年。對于腐蝕性、毒性介質(zhì)及苛刻條件下使用的爆破片,應(yīng)縮短更換周期。
而對于使用更換周期在GB567.2《爆破片安全裝置 第2部分:應(yīng)用、選擇與安裝》術(shù)語和定義中也有規(guī)定,即更換周期為爆破片從安裝使用到更換的間隔時間。
筆者所在爆破片制造廠家上海華理安全裝備有限公司曾經(jīng)對五年前甚至十年前制造的爆破片取出來進(jìn)行爆破試驗(yàn),大量的試驗(yàn)結(jié)果證明爆破片性能并未因存放時間長而發(fā)生任何變化。
綜上所述,檢驗(yàn)單位在判定某片爆破片是否能使用或是否需要更換,應(yīng)以其使用日期作為基準(zhǔn)點(diǎn),當(dāng)然,這樣做的前提是使用單位應(yīng)該按《爆破片裝置安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》B6.5要求建立了爆破片裝置使用技術(shù)檔案。
六 安全閥、爆破片裝置的制造許可
“制造安全閥、爆破片裝置的單位應(yīng)當(dāng)持有相應(yīng)的特種設(shè)備制造許可證。”在安全附件的通用要求里開篇就提出了這一硬性規(guī)定,可見其重要性。由于安全閥和爆破片裝置都是實(shí)行分級制造許可的(具體限制見表3和表4),因此用戶在選用超壓泄放裝置和檢驗(yàn)單位在檢查安裝的超壓泄放裝置時均要注意:安全閥和爆破片裝置是否在許可的級別范圍!