帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗(yàn)的討論

王 磊 宋 琰

（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司 深圳 518000）

帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗(yàn)的討論

王 磊 宋 琰

（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司 深圳 518000）

本文對(duì)帶超壓泄放裝置壓力容器的氣密性試驗(yàn)要求進(jìn)行了討論，分析了必須進(jìn)行泄漏試驗(yàn)的壓力容器種類和帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗(yàn)的目的，通過對(duì)TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和GB 150.1～GB 150.4—2011《壓力容器》中相關(guān)規(guī)定的分析，給出了帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗(yàn)的建議方法。

壓力容器 氣密性試驗(yàn) 超壓泄放裝置 最高允許工作壓力

氣密性試驗(yàn)屬于泄漏試驗(yàn)方法之一，主要是檢驗(yàn)壓力容器的致密性，包括對(duì)焊縫的檢查（對(duì)接焊縫的針孔缺陷，角焊縫的焊接質(zhì)量等），對(duì)設(shè)備法蘭密封性能的檢查，對(duì)接管法蘭密封性能的檢查（與管道、安全附件的連接法蘭等）［1］。新頒布的TSG R0004—2009《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)”）［2］和GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》（以下簡稱GB 150）［3］均對(duì)壓力容器氣密性試驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)定。但在實(shí)際工作中，仍然存在哪些壓力容器必須做泄露試驗(yàn)，什么情況下泄露試驗(yàn)可以選用氣密性試驗(yàn)，帶有超壓泄放裝置的壓力容器氣密性試驗(yàn)壓力如何選取，制造單位如何實(shí)施等疑惑。針對(duì)上述問題，筆者提出如下建議，以便探討。

1 必須做泄漏試驗(yàn)的壓力容器

泄漏試驗(yàn)包括氣密性試驗(yàn)、氨檢漏試驗(yàn)、鹵素檢漏試驗(yàn)以及氦檢漏試驗(yàn)等。“固容規(guī)”第3.24條規(guī)定：“當(dāng)壓力容器盛裝介質(zhì)的毒性為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)提出壓力容器泄漏試驗(yàn)的方法和要求。”GB 150.1—2011第4.7.2條的規(guī)定與“固容規(guī)”相同。因此，是否需要做泄漏試驗(yàn)，需要根據(jù)工作介質(zhì)和使用要求確定。工作介質(zhì)為極度、高度危害的壓力容器，必須進(jìn)行泄漏試驗(yàn)，這主要是基于保護(hù)人員生命安全和防止環(huán)境污染；但是對(duì)于介質(zhì)不允許有微量泄漏的情況，“固容規(guī)”和GB 150并沒有具體說明。根據(jù)HG/T 20584—2011《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》［4］中11.3.2的規(guī)定，介質(zhì)不允許有微量泄漏主要是指介質(zhì)為易爆時(shí)、對(duì)真空有嚴(yán)格要求時(shí)、如有泄漏將危及容器的安全性（如襯里等）和正常操作者，同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，如介質(zhì)價(jià)格昂貴也應(yīng)屬于不允許有微量泄漏的情況［5］。

具體選用何種泄漏試驗(yàn)方法，可由設(shè)計(jì)者根據(jù)容器盛裝介質(zhì)的滲透性、最大允許泄漏率等參數(shù)進(jìn)行確定。氣密性試驗(yàn)屬于檢測靈敏度要求不高的粗檢漏方法，一般只確定被檢件是否泄露而并不定量［6］，但是由于其簡便易操作，在檢測靈敏度要求不高的場合經(jīng)常使用。

2 帶有超壓泄放裝置壓力容器的氣密性試驗(yàn)

2.1 氣密性試驗(yàn)壓力

“固容規(guī)”中4.8.3規(guī)定：1）“氣密性試驗(yàn)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)壓力；2）進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，一般應(yīng)當(dāng)將安全附件裝配齊全；3）保壓最夠時(shí)間經(jīng)過檢查無泄漏為合格。”

GB 150.1—2011中4.7.5規(guī)定：“氣密性試驗(yàn)壓力等于設(shè)計(jì)壓力。”

因此，壓力容器氣密性試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力pT等于壓力容器設(shè)計(jì)壓力p，即pT=p。

2.2 超壓泄放裝置動(dòng)作壓力

GB 150.1—2011中附錄B超壓泄放裝置規(guī)定了超壓泄放裝置動(dòng)作壓力的選取方法。

根據(jù)GB 150.1—2011中B4.7的規(guī)定，帶安全閥壓力容器設(shè)計(jì)壓力和安全閥動(dòng)作壓力的關(guān)系如下：壓力容器設(shè)計(jì)壓力p≥安全閥動(dòng)作壓力pz=（1.05～1.1）倍工作壓力pw；根據(jù)GB 150.1—2011第B5.5條規(guī)定，帶爆破片壓力容器設(shè)計(jì)壓力和爆破片動(dòng)作壓力的關(guān)系如下：壓力容器設(shè)計(jì)壓力p＞爆破片動(dòng)作壓力pz＞壓力容器工作壓力pw。

因此，帶超壓泄放裝置壓力容器的設(shè)計(jì)壓力p＞超壓泄放裝置動(dòng)作壓力pz＞壓力容器工作壓力pw，即p＞pz＞pw。

2.3 最高允許工作壓力

最高允許工作壓力pMAXP是在指定的相應(yīng)溫度下，壓力容器頂部所承受的最高表壓力。該壓力應(yīng)是根據(jù)容器各受壓元件的有效厚度，考慮了該元件所承受的所有載荷計(jì)算得到的，且取最小值［3］，即：

pMAXP=min｛pw1，pw2，pw3，pw4…｝［7］

式中：

pMAXP——最高允許工作壓力；

pw1——圓筒最高允許工作壓力；

pw2——封頭最高允許工作壓力；

pw3——法蘭最高允許工作壓力；

pw4——開孔補(bǔ)強(qiáng)最高允許工作壓力。

同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)設(shè)計(jì)圖樣或是銘牌上標(biāo)注最高允許工作壓力為pMAXP時(shí)，其耐壓試驗(yàn)壓力的確定應(yīng)采用最高允許工作壓力pMAXP代替設(shè)計(jì)壓力p。

2.4 氣密性試驗(yàn)方法

“固容規(guī)”中4.8.3規(guī)定：“進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，一般應(yīng)當(dāng)將安全附件裝配齊全?！贝颂幍摹耙话銘?yīng)當(dāng)”，應(yīng)理解為推薦要求，目的是檢查安全附件與壓力容器連接處（焊縫或法蘭）的密封性能。對(duì)于隨設(shè)備一起供貨的安全附件，應(yīng)裝配安全附件后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。如果安全附件不隨設(shè)備供貨，而是由用戶選購并現(xiàn)場安裝的，應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場進(jìn)行氣密性試驗(yàn)或是在運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)檢驗(yàn)安全附件與壓力容器連接處的密封性能［1］。

如果按照“固容規(guī)”的要求執(zhí)行，由于氣密性試驗(yàn)壓力pT等于設(shè)計(jì)壓力p，大于超壓泄放裝置動(dòng)作壓力pz，將會(huì)導(dǎo)致超壓泄放裝置在試驗(yàn)過程中動(dòng)作，從而使氣密性試驗(yàn)難以順利進(jìn)行。

為了保證氣密性試驗(yàn)順利進(jìn)行，可以考慮如下三種方法：

方法一：降低氣密性試驗(yàn)壓力pT，使其低于超壓泄放裝置動(dòng)作壓力pz；

方法二：在超壓泄放裝置與壓力容器之間加裝臨時(shí)閥門，在進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉臨時(shí)閥門，防止超壓泄放裝置動(dòng)作。

方法三：提高超壓泄放裝置動(dòng)作壓力pz，使其高于氣密性試驗(yàn)壓力pT；

由于“固容規(guī)”和GB 150.1—2011均明確規(guī)定氣密性試驗(yàn)壓力pT等于設(shè)計(jì)壓力p，因此第一種方法不可行。在超壓泄放裝置與壓力容器之間加裝臨時(shí)閥門，將導(dǎo)致無法檢查超壓泄放裝置與壓力容器連接處的密封性能，因此第二種方法也不可行。

實(shí)際上，“固容規(guī)”對(duì)上述問題已經(jīng)有所考慮。“固容規(guī)”中3.9.2、3.24、8.3.2、8.3.3；GB 150.1—2011中B.3.1均對(duì)有此問題有相應(yīng)規(guī)定，具體詳見表1。通過采用壓力容器最高允許工作壓力pMAXP確定超壓泄放裝置動(dòng)作壓力pz的方法，即：最高允許工作壓力pMAXP＞超壓泄放裝置動(dòng)作壓力pz＞設(shè)計(jì)壓力p=氣密性試驗(yàn)壓力pT，可以保證氣密性試驗(yàn)的順利進(jìn)行，因此方法三是可行的。

當(dāng)設(shè)計(jì)圖樣或者銘牌上標(biāo)注有最高允許工作壓力時(shí)pMAXP時(shí)，由于“固容規(guī)”或GB 150—2011僅規(guī)定了可以采用最高允許工作壓力確定超壓泄放裝置的動(dòng)作壓力，并沒有規(guī)定具體的取值范圍，考慮此處的目的僅僅是為了保證帶有超壓泄放裝置壓力容器的氣密性試驗(yàn)的順利進(jìn)行，筆者建議動(dòng)作壓力不必過于接近最大允許工作壓力，只要稍大于壓力容器設(shè)計(jì)壓力p，滿足氣密性試驗(yàn)順利進(jìn)行即可。

表1 TSG R0004—2009、GB 150—2011對(duì)氣密性試驗(yàn)中最高允許工作壓力的相關(guān)規(guī)定

3 結(jié)論

帶有超壓泄放裝置壓力容器如果需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)按照“固容規(guī)”的要求，將安全附件裝配齊全，同時(shí)應(yīng)由設(shè)計(jì)者給出該壓力容器的最高允許工作壓力pMAXP，以最高允許工作壓力pMAXP確定超壓泄放裝置的動(dòng)作壓力pz，即滿足：最高允許工作壓力pMAXP＞安全閥整定壓力pz＞設(shè)計(jì)壓力p=氣密性試驗(yàn)壓力pT，以保證氣密性試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

［1］ 謝鐵軍，等.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程釋義［M］.北京：新華出版社，2009.

［2］ TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［S］.

［3］ GB 150.1～150.4—2011 壓力容器［S］.

［4］ HG/T 20584—2011 鋼制化工容器制造技術(shù)要求［S］.

［5］ 戴季煌，等.承壓設(shè)備設(shè)計(jì)典型問題精解［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：9-10.

［6］ NB/T 47013.8—2012 承壓設(shè)備無損檢測 第8部分：泄漏檢測［S］.

［7］曹利，周朝剛.壓力容器超壓泄放裝置的氣密性試驗(yàn)探討［J］.石油與化工設(shè)備，2010，13（1）：45-47.

Discussion on Airtight Test for Pressure Vessels with Overpressure Relief Devices

Wang Lei Song Yan

（China Nuclear Power Design Company， Ltd. （Shenzhen） Shenzhen 518000）

This article discusses the airtight test requirements for pressure vessels with overpressure relief devices， analyzes the pressure vessels category which must carry out leak test and the airtight test purposes for pressure vessels with overpressure relief devices. With the analysis of TSG R0004—2009 Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel and relevant provisions in GB 150.1～GB 150.4—2011 Pressure Vessels，the recommended methods for pressure vessels airtight test with overpressure relief devices is given.

Pressure vessel Airtight test Overpressure relief device Maximum allowable working pressure

X933.4

B

1673-257X（2015）04-01-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.04.001

王磊（1985～），男，工程師，主要從事核級(jí)、非核級(jí)壓力容器的設(shè)計(jì)和校核以及核電項(xiàng)目管理工作。

2014-07-23）