《固容規》安全附件解讀
《固定式壓力容器安全技術(shù)監察規程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《固容規》)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(guò)一年了,根據使用反饋情況及筆者的經(jīng)驗提出以下觀(guān)點(diǎn)供分享。
一 、安全附件的定義和范圍
安全附件應當是在出現異常情況時(shí)能夠自主啟動(dòng)相應動(dòng)作從而對壓力容器起到保護作用的附件,而儀表只是起到某種參數指示作用,當出現異常情況時(shí)沒(méi)有相應保護動(dòng)作。以往包括儀表在內的安全附件概念過(guò)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》對安全附件和儀表進(jìn)行了重新界定,1.6.2明確規定: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。本規程第9章的內容也相應作了調整,標題改為“安全附件及儀表”,內容上也分開(kāi)提出技術(shù)要求。
存在的問(wèn)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(lèi)提及了,正文中沒(méi)有再出現過(guò)。如果使用,是否可按GB8337-2011《氣瓶用易熔合金塞裝置》的要求來(lái)進(jìn)行設計和制造檢驗?還是有其他可遵循的產(chǎn)品標準?
(2)對于緊急切斷裝置也存在類(lèi)似的問(wèn)題,在第9章節中除了規定緊急切斷閥應進(jìn)行型式試驗外,未提出其它任何要求。
以上兩個(gè)問(wèn)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該由誰(shuí)來(lái)進(jìn)行計算?這個(gè)問(wèn)題《固容規》給出了明確答案,由壓力容器設計單位提供計算書(shū)。
3.1.4.1第(2)條款規定:裝設安全閥、爆破片裝置的壓力容器,設計文件還應當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(shū);利用軟件模擬計算或者無(wú)法計算時(shí),設計單位應當會(huì )同設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》9.1.4.1 中是這樣要求的:安全閥、爆破片的排放能力,應當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)品標準的有關(guān)規定進(jìn)行計算。對于充裝處于飽和狀態(tài)或者過(guò)熱狀態(tài)的氣液混合介質(zhì)的壓力容器,設計爆破片裝置應當計算泄放口徑,確保不產(chǎn)生空間爆炸。
表1 發(fā)生物理超壓過(guò)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)品標準主要是指GB/T150.1附錄B,該標準給出了壓力容器在大多數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》來(lái)進(jìn)行更詳細和精確的計算。
三、超壓泄放裝置的動(dòng)作壓力
《固容規》3.1.9.2規定:裝有超壓泄放裝置的壓力容器,超壓泄放裝置的動(dòng)作壓力不得高于壓力容器的設計壓力;對于設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(dòng)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(wèn)了,超壓泄放裝置在任何情況下動(dòng)作壓力都不能超過(guò)容器設計壓力(或最高允許工作壓力)嗎?
我們知道,對于安全閥而言,動(dòng)作壓力指其整定壓力;對于爆破片裝置而言,動(dòng)作壓力指其設計爆破壓力。這里要特別指出的是,規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具體的產(chǎn)品標準來(lái)確定超壓泄放裝置的動(dòng)作壓力。
比如,在GB/T150.1附錄B中的B3.2.2便規定:當容器上安裝多個(gè)泄放裝置時(shí),其中一個(gè)泄放裝置的動(dòng)作壓力不大于設計壓力,其他泄放裝置的動(dòng)作壓力可提高至設計壓力的1.05倍。而B(niǎo)3.2.3也規定:當考慮火災時(shí)安裝的輔助泄放裝置動(dòng)作壓力不大于設計壓力的1.1倍(這一點(diǎn)在在GB/T18442.6也有類(lèi)似的要求),具體詳見(jiàn)表2。
表2 超壓泄放裝置動(dòng)作壓力Pb的確定(P為容器設計壓力)
四、壓力容器的氣密性試驗
什么情況下要進(jìn)行氣密性試驗?
《固容規》3.1.19規定:耐壓試驗合格后,對于介質(zhì)毒性危害程度為極度、高度危害或者設計上不允許有微量泄漏的壓力容器,應當進(jìn)行泄漏試驗。泄漏試驗根據試驗介質(zhì)的不同,分為氣密性試驗以及氨檢漏試驗、鹵素檢漏試驗和氦檢漏試驗等。
如何進(jìn)行氣密性試驗?
《固容規》3.2.13.1 規定:氣密性試驗所用氣體應當符合本程3.2.12.4第(2)項的規定,氣密性試驗壓力為壓力容器的設計壓力。且在4.1.10.1 氣密性試驗第(1)項明確要求:進(jìn)行氣密性試驗時(shí),一般需要將安全附件裝配齊全;同時(shí)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,如果設計時(shí)提出氣密性試驗要求,則設計者應當給出該壓力容器的最高允許工作壓力。
于是問(wèn)題就來(lái)了,既然氣密性試驗壓力為容器的設計壓力,試驗時(shí)又要安裝超壓泄放裝置,而超壓泄放裝置的動(dòng)作壓力又不能超過(guò)容器的設計壓力(或最高允許工作壓力,該值會(huì )比設計壓力略高,但幅度視選材而變!),這豈不是會(huì )在氣密性試驗時(shí)就有可能會(huì )使超壓泄放裝置動(dòng)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!這是筆者在和設計制造人員討論《固容規》時(shí)經(jīng)常被問(wèn)到的問(wèn)題。筆者的觀(guān)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;因此在氣密性試驗時(shí)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)設計時(shí)已經(jīng)知曉是否要進(jìn)行氣密性試驗,因此可預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》7.2.4.2.1 年度檢查內容和要求中對爆破片裝置的檢查包括一項讓用戶(hù)和檢驗機構經(jīng)常有分歧的檢驗內容,即:爆破片是否超過(guò)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規定的使用期限。在第8章定期檢驗中也規定對爆破片裝置,應檢驗是否按期更換。
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(chǎng)家往往沒(méi)有在其產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)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(dòng)、溫度變化等很多因素的影響,往往也無(wú)法進(jìn)行定量化,目前國際標準中也尚無(wú)對爆破片的使用壽命進(jìn)行定量化。因此無(wú)論是使用單位還是檢驗單位經(jīng)常會(huì )要求必須安裝制作日期不超過(guò)半年甚至幾個(gè)月的爆破片裝置。這顯然是個(gè)誤解。
《爆破片裝置安全技術(shù)監察規程》附錄B中B6.3.1明確規定:
爆破片的更換周期,應根據設備使用條件、介質(zhì)性質(zhì)等具體影響因素合理確定,不可硬性地做統一規定。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:應用、選擇與安裝》術(shù)語(yǔ)和定義中也有規定,即更換周期為爆破片從安裝使用到更換的間隔時(shí)間。
筆者所在爆破片制造廠(chǎng)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(lái)進(jìn)行爆破試驗,大量的試驗結果證明爆破片性能并未因存放時(shí)間長(cháng)而發(fā)生任何變化。
綜上所述,檢驗單位在判定某片爆破片是否能使用或是否需要更換,應以其使用日期作為基準點(diǎn),當然,這樣做的前提是使用單位應該按《爆破片裝置安全技術(shù)監察規程》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當持有相應的特種設備制造許可證?!痹诎踩郊耐ㄓ靡罄镩_(kāi)篇就提出了這一硬性規定,可見(jiàn)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(jiàn)表3和表4),因此用戶(hù)在選用超壓泄放裝置和檢驗單位在檢查安裝的超壓泄放裝置時(shí)均要注意:安全閥和爆破片裝置是否在許可的級別范圍!