淺談壓力容器安全閥應(yīng)用存在的問(wèn)題和建議

張婷

（南京歐德油儲(chǔ)有限責(zé)任公司）

安全閥是一種用于受壓設(shè)備、容器或管路上的自動(dòng)壓力釋放裝置。當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的壓力升高超過(guò)允許值時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，排出部分多余的介質(zhì)，以防止系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高，當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到某規(guī)定值時(shí)，閥門(mén)又能自動(dòng)關(guān)閉，從而保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、調(diào)節(jié)方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在壓力容器已廣泛應(yīng)用，因此安全閥的設(shè)計(jì)選用、安裝和校驗(yàn)十分重要?，F(xiàn)對(duì)安全閥的選用、安裝和整定壓力值的過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。

一、設(shè)計(jì)選用

1.一種不應(yīng)有的疏忽

一般來(lái)說(shuō)，相同公稱壓力和公稱通徑的全啟式安全閥的流道直徑要比微啟式安全閥大，因此在一臺(tái)容器上，當(dāng)設(shè)計(jì)人員選用是全啟式安全閥時(shí)，使用單位不能改用同規(guī)格的微啟式安全閥。因安全閥的流道直徑不一樣，這樣盡管安裝了安全閥，但未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的排放量，故不能保證容器運(yùn)行安全。

在壓力容器檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，壓力容器一個(gè)連接口裝兩只安全閥時(shí)，該連接口入口的面積比兩只安全閥進(jìn)口面積之和要小。例如，某壓力容器一個(gè)接口上同時(shí)并聯(lián)裝有兩個(gè)DN＝80mm的安全閥（容器接口通徑φ150mm），則安全閥與容器連接口變徑φ80mm，與其中一個(gè)安全閥的公稱通徑相同，若兩只安全閥的校驗(yàn)開(kāi)啟壓力也相同，這與安裝一個(gè)安全閥無(wú)區(qū)別。在檢驗(yàn)安全閥泄放管時(shí)發(fā)現(xiàn)，幾臺(tái)壓力容器的安全閥泄放出口的泄放管同時(shí)連接在泄放總匯管上（如制冷容器），各安全閥的整定壓力基本相同，而泄放總匯管的排放面積均不合格。根據(jù)GB150—1998《鋼制壓力容器》附錄B的規(guī)定，“泄放管應(yīng)盡可能做成垂直管，其口徑應(yīng)不小于泄放裝置的出口直徑，若有多個(gè)泄放裝置而采用泄放總匯管，總管的截面積應(yīng)不小于各泄放裝置泄放管面積之和”，所以即使裝了安全閥，也不一定保證安全。

2.選型不當(dāng)

目前有的單位在蒸汽系統(tǒng)選用A27W-10T的安全閥，“W”表示閥座密封面由閥體直接加工而成，“T”則表示閥座密封面材料是銅合金，適用介質(zhì)為空氣。銅合金密封面的密封性較差，且有黏性等問(wèn)題，故只適應(yīng)于小于或等于120℃的場(chǎng)合和120℃對(duì)應(yīng)的干飽和蒸汽的壓力為0.2MPa(絕對(duì)壓力)。顯而易見(jiàn)，對(duì)蒸汽系統(tǒng)選用A27W-10T的安全閥是錯(cuò)誤的。

在檢驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，有的壓力容器上安裝的安全閥，雖然安全閥選型與其使用介質(zhì)相匹配，但安全閥所標(biāo)注的整定壓力范圍與壓力容器安全運(yùn)行所需的整定壓力不匹配。如某單位有一臺(tái)脫除器，選用的安全閥是A42Y-16C，安全閥閥體銘牌上標(biāo)注：公稱通徑80mm ，整定壓力0.85MPa，回座壓力0.77MPa，安全閥檢驗(yàn)牌標(biāo)注開(kāi)啟壓力0.4MPa。經(jīng)查看安全閥閥體沒(méi)有任何更換安全閥彈簧的標(biāo)記。安全閥的開(kāi)啟壓力是通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而每一種彈簧的剛度不同，調(diào)節(jié)的范圍也有限。以上海閥門(mén)廠生產(chǎn)的彈簧式安全閥為例，公稱壓力Pg在1.6MPa范圍內(nèi)，就分為13個(gè)壓力級(jí)，應(yīng)選用與壓力容器的工作壓力相適用的整定壓力級(jí)，因此切不可忽視這一問(wèn)題。

二、有關(guān)安全閥開(kāi)啟壓力和允許偏差標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定各不相同

以現(xiàn)在查到的資料來(lái)看，有以下幾種：

1.JB452-77《彈簧式安全閥條件》（見(jiàn)表1）

表1 JB452-77規(guī)定的安全閥開(kāi)啟壓力

2.HGJ14-89《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》（見(jiàn)表2）

表2 HGJ14-89規(guī)定的安全閥開(kāi)啟壓力

3.SNS 01030-92《閥門(mén)維護(hù)檢修規(guī)程》

安全閥的整定壓力值應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定。如無(wú)明確規(guī)定時(shí)，可根據(jù)不同工藝操作壓力按下式確定：

當(dāng)Pw≤0.7時(shí)，Ps=Pw+0.05;

當(dāng)0.7＜Pw≤1.8時(shí)，Ps=Pw+0.18;

當(dāng)1.8＜Pw≤8時(shí)，Ps=1.1 Pw;

當(dāng)8＜Pw≤32時(shí)，Ps=1.05 Pw;

安全閥整定壓力值最大不得超過(guò)容器設(shè)計(jì)壓力。

注：Pw—容器最高工作壓力，MPa;

Ps—安全閥整定壓力值，MPa。

4.GB150—1998《鋼制壓力容器》附錄B

當(dāng)容器上安裝一個(gè)泄放裝置時(shí)，泄放裝置的動(dòng)作壓力應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力，且該空間的超壓限度不大于設(shè)計(jì)壓力的10%或20KPa的較大值。當(dāng)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)作壓力應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力，其他泄放裝置的動(dòng)作壓力可提高，但不得超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的4%。該空間的超壓限度應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力的12%或30 KPa的較大值

壓力容器裝有安全閥時(shí)，容器的設(shè)計(jì)壓力按以下步驟確定：

1）根據(jù)容器的工作壓力Pw，確定安全閥的開(kāi)啟壓力Pz，取Pz≤（1.1～1.05）Pw；當(dāng)Pz＜0.18 MPa時(shí)，可適當(dāng)提高Pz相對(duì)于Pw的比值；

2）取容器的設(shè)計(jì)壓力P等于或稍大于開(kāi)啟壓力Pz，即P≥Pz。

三、建議

1）按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，需設(shè)置安全閥的壓力容器，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在總圖上注明安全閥型號(hào)、公稱直徑、整定壓力等級(jí)和整定壓力，讓使用單位只要根據(jù)設(shè)計(jì)人員提供的上述資料，便可以買(mǎi)到合適的安全閥。

2）對(duì)于在用壓力容器使用的安全閥，應(yīng)做好檢驗(yàn)工作。這就需要安全閥的校驗(yàn)單位，根據(jù)壓力容器所使用的工況和介質(zhì)，確定安全閥選用的型號(hào)是否合理，壓力容器所需的整定壓力是否在彈簧壓力級(jí)別整定范圍內(nèi)。如安全閥所調(diào)整的整定壓力不在此彈簧級(jí)別范圍之內(nèi)，應(yīng)更換合適壓力級(jí)別的彈簧。更換彈簧后的安全閥，應(yīng)在閥體上打有相應(yīng)級(jí)別的鋼印標(biāo)記，以便日后進(jìn)行查驗(yàn)。壓力容器檢驗(yàn)人員在檢驗(yàn)時(shí)，根據(jù)以上參數(shù)確定設(shè)備系統(tǒng)所使用的安全閥是否合理。

3）在用壓力容器安全閥整定壓力的確十分重要，安全閥整定壓力不單是保護(hù)壓力容器本體，而對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)（如管道、閥門(mén)、泵、接口、墊片等）都起著安全保護(hù)作用。因此，安全閥的整定壓力必須按用戶使用工況進(jìn)行調(diào)試后，才可以安裝使用。

a.盛裝液化氣體的容器，應(yīng)按其液化氣體在罐體內(nèi)可能達(dá)到的最高溫度時(shí)所產(chǎn)生的壓力，確定安全閥的開(kāi)啟壓力。

b.對(duì)于儲(chǔ)存容器，應(yīng)按容器最高工作壓力，確定安全閥的開(kāi)啟壓力。

c.對(duì)于因化學(xué)反應(yīng)使氣體體積增大的容器，安全泄放量應(yīng)根據(jù)容器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)可能生成的最大氣量及反應(yīng)時(shí)間來(lái)確定。

開(kāi)啟壓力都不得高于容器的設(shè)計(jì)壓力。

4）壓力容器檢驗(yàn)人員在檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照壓力容器的壓力、溫度等工藝條件，以及介質(zhì)特性、安全泄放量來(lái)核算安全閥的排泄壓力，并根據(jù)安全技術(shù)合理安裝和使用安全閥。一般選用原則如下：

a.據(jù)計(jì)算確定安全閥、公稱直徑，必須使安全閥的排放能力≥壓力容器的安全泄放量。

b.據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度確定安全閥的壓力等級(jí)。

c.于開(kāi)啟壓力大于3MPa蒸汽用的安全閥或介質(zhì)溫度超過(guò)320℃的氣體用的安全閥，應(yīng)選用帶散熱器(翅片)的形式。

d.易燃、毒性為極度或高度危害介質(zhì)必須采用封閉式安全閥，如需采用帶有提升機(jī)構(gòu)的，則應(yīng)采用封閉式帶板手安全閥。

e.安全閥有可能承受背壓是變動(dòng)的且變動(dòng)量超過(guò)10%開(kāi)啟壓力時(shí)，應(yīng)選用帶波紋管的安全閥。

f.空氣、60℃以上熱水或蒸汽等非危害介質(zhì)，則應(yīng)采用帶板手安全閥。

g.化槽(罐)車，應(yīng)采用內(nèi)置式安全閥。

h.根據(jù)介質(zhì)特性選合適的安全閥材料:如含氨介質(zhì)不能選用銅或含銅的安全閥;乙炔不能選用含銅70%或紫銅制的安全閥。

i.對(duì)于泄放量大的工況，應(yīng)選用全啟式;對(duì)于工作壓力穩(wěn)定， 泄放量小的工況，宜選用微啟式;對(duì)于高壓、泄放量大的工況， 宜選用非直接起動(dòng)式，如脈沖式安全閥.對(duì)于容器長(zhǎng)度超過(guò)6m，應(yīng)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上安全閥。

j.作壓力Pw低的固定式容器，可采用靜重式（高壓鍋）或杠桿重錘式安全閥，移動(dòng)式設(shè)備應(yīng)采用彈簧式安全閥。

k.于介質(zhì)較稠且易堵塞的， 宜選用安全閥與爆破片的串聯(lián)組合式的泄放裝置。