《固容规》安全附件解读
《固定式压力容器安全技术监察规程》(以下简称《固容规》)TSG 21-2016在2016年2月22日由国家质检总局颁布,并自2016年10月1日期正式施行。从施行至今已超过一年了,根据使用反馈情况及笔者的经验提出以下观点供分享。
一 、安全附件的定义和范围
安全附件应当是在出现异常情况时能够自主启动相应动作从而对压力容器起到保护作用的附件,而仪表只是起到某种参数指示作用,当出现异常情况时没有相应保护动作。以往包括仪表在内的安全附件概念过于宽泛,使得一些具体技术要求难以表述,一些技术要求难以落实到位。
新版《固容规》对安全附件和仪表进行了重新界定,1.6.2明确规定:压力容器的安全附件包括直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、易熔塞、紧急切断装置、安全联锁装置,而将压力表、液位计、测温仪表等划归为仪表。本规程第9章的内容也相应作了调整,标题改为“安全附件及仪表”,内容上也分开提出技术要求。
存在的问题:
(1)易熔塞在固定式压力容器中是否作为超压泄放装置使用?对于易熔塞,除了在1.6.2安全附件种类提及了,正文中没有再出现过。如果使用,是否可按GB8337-2011《气瓶用易熔合金塞装置》的要求来进行设计和制造检验?还是有其他可遵循的产品标准?
(2)对于紧急切断装置也存在类似的问题,在第9章节中除了规定紧急切断阀应进行型式试验外,未提出其它任何要求。
以上两个问题,欢迎大家在留言中提建议、进行讨论。
二、压力容器安全泄放量的计算
(1)压力容器安全泄放量应该由谁来进行计算?这个问题《固容规》给出了明确答案,由压力容器设计单位提供计算书。
3.1.4.1第(2)条款规定:装设安全阀、爆破片装置的压力容器,设计文件还应当包括压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积的计算书;利用软件模拟计算或者无法计算时,设计单位应当会同设计委托单位或者使用单位,协商选用超压泄放装置。
(2)如何计算压力容器安全泄放量?
在《固容规》9.1.4.1 中是这样要求的:安全阀、爆破片的排放能力,应当大于或者等于压力容器的安全泄放量。排放能力和安全泄放量按照压力容器产品标准的有关规定进行计算。对于充装处于饱和状态或者过热状态的气液混合介质的压力容器,设计爆破片装置应当计算泄放口径,确保不产生空间爆炸。
表1 发生物理超压过程容器的安全泄放量计算(GB150.1附录B)
这里的压力容器产品标准主要是指GB/T150.1附录B,该标准给出了压力容器在大多数工况下的安全泄放量计算方法,如表1所示。对于固定式真空绝热深冷压力容器,则可参照GB/T18442.6《固定式真空绝热深冷压力容器 第6部分:安全防护》来进行更详细和精确的计算。
三、超压泄放装置的动作压力
《固容规》3.1.9.2规定:装有超压泄放装置的压力容器,超压泄放装置的动作压力不得高于压力容器的设计压力;对于设计图样中注明最高允许工作压力的压力容器,超压泄放装置的动作压力不得高于该压力容器的最高允许工作压力。
很多人就有疑问了,超压泄放装置在任何情况下动作压力都不能超过容器设计压力(或最高允许工作压力)吗?
我们知道,对于安全阀而言,动作压力指其整定压力;对于爆破片装置而言,动作压力指其设计爆破压力。这里要特别指出的是,规范仅仅给出的一般原则要求,对于一些特殊情况还是可以根据具体的产品标准来确定超压泄放装置的动作压力。
比如,在GB/T150.1附录B中的B3.2.2便规定:当容器上安装多个泄放装置时,其中一个泄放装置的动作压力不大于设计压力,其他泄放装置的动作压力可提高至设计压力的1.05倍。而B3.2.3也规定:当考虑火灾时安装的辅助泄放装置动作压力不大于设计压力的1.1倍(这一点在在GB/T18442.6也有类似的要求),具体详见表2。
表2 超压泄放装置动作压力Pb的确定(P为容器设计压力)
四、压力容器的气密性试验
什么情况下要进行气密性试验?
《固容规》3.1.19规定:耐压试验合格后,对于介质毒性危害程度为极度、高度危害或者设计上不允许有微量泄漏的压力容器,应当进行泄漏试验。泄漏试验根据试验介质的不同,分为气密性试验以及氨检漏试验、卤素检漏试验和氦检漏试验等。
如何进行气密性试验?
《固容规》3.2.13.1 规定:气密性试验所用气体应当符合本程3.2.12.4第(2)项的规定,气密性试验压力为压力容器的设计压力。且在4.1.10.1 气密性试验第(1)项明确要求:进行气密性试验时,一般需要将安全附件装配齐全;同时在3.1.18中又指出:对于带有安全阀、爆破片等超压泄放装置的压力容器,如果设计时提出气密性试验要求,则设计者应当给出该压力容器的最高允许工作压力。
于是问题就来了,既然气密性试验压力为容器的设计压力,试验时又要安装超压泄放装置,而超压泄放装置的动作压力又不能超过容器的设计压力(或最高允许工作压力,该值会比设计压力略高,但幅度视选材而变!),这岂不是会在气密性试验时就有可能会使超压泄放装置动作吗?尤其对于爆破片装置还可能造成疲劳损伤,从而对使用埋下隐患!这是笔者在和设计制造人员讨论《固容规》时经常被问到的问题。笔者的观点是:
(1)对于介质毒性危害程度为极度、高度危害或者设计上不允许有微量泄漏的压力容器,才需要进行气密性试验;因此在气密性试验时安装超压泄放装置是非常有必要的,否则可能留下泄漏点。
(2)设计时已经知晓是否要进行气密性试验,因此可预先考虑选用更合适的材料,给出更高的最大允许工作压力(至少要比设计压力高处10%),以便为后面的超压泄放装置选择流出空间。
五、爆破片的使用期限
在《固容规》7.2.4.2.1 年度检查内容和要求中对爆破片装置的检查包括一项让用户和检验机构经常有分歧的检验内容,即:爆破片是否超过产品说明书规定的使用期限。在第8章定期检验中也规定对爆破片装置,应检验是否按期更换。
那么,爆破片的使用期限如何确定?更换周期应该从产品制造日期还是使用日期算起?
实际情况是爆破片制造厂家往往没有在其产品说明书中给出爆破片的使用期限,而且由于爆破片的使用寿命是受介质、使用环境、压力波动、温度变化等很多因素的影响,往往也无法进行定量化,目前国际标准中也尚无对爆破片的使用寿命进行定量化。因此无论是使用单位还是检验单位经常会要求必须安装制作日期不超过半年甚至几个月的爆破片装置。这显然是个误解。
《爆破片装置安全技术监察规程》附录B中B6.3.1明确规定:
爆破片的更换周期,应根据设备使用条件、介质性质等具体影响因素合理确定,不可硬性地做统一规定。一般情况下爆破片装置的更换周期为2-3年。对于腐蚀性、毒性介质及苛刻条件下使用的爆破片,应缩短更换周期。
而对于使用更换周期在GB567.2《爆破片安全装置 第2部分:应用、选择与安装》术语和定义中也有规定,即更换周期为爆破片从安装使用到更换的间隔时间。
笔者所在爆破片制造厂家上海华理安全装备有限公司曾经对五年前甚至十年前制造的爆破片取出来进行爆破试验,大量的试验结果证明爆破片性能并未因存放时间长而发生任何变化。
综上所述,检验单位在判定某片爆破片是否能使用或是否需要更换,应以其使用日期作为基准点,当然,这样做的前提是使用单位应该按《爆破片装置安全技术监察规程》B6.5要求建立了爆破片装置使用技术档案。
六 安全阀、爆破片装置的制造许可
“制造安全阀、爆破片装置的单位应当持有相应的特种设备制造许可证。”在安全附件的通用要求里开篇就提出了这一硬性规定,可见其重要性。由于安全阀和爆破片装置都是实行分级制造许可的(具体限制见表3和表4),因此用户在选用超压泄放装置和检验单位在检查安装的超压泄放装置时均要注意:安全阀和爆破片装置是否在许可的级别范围!