安全閥密封試驗(yàn)壓力取值探討

(安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院， 安徽 合肥 230000)

安全閥密封試驗(yàn)壓力取值探討

高萬東

(安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院， 安徽 合肥 230000)

安全閥作為承壓設(shè)備最重要的安全附件之一，應(yīng)每年至少校驗(yàn)一次?！栋踩y安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，校驗(yàn)項(xiàng)目至少包括整定壓力和密封性能，密封試驗(yàn)壓力取整定壓力減0.03 MPa或90%的整定壓力。若按此規(guī)定校驗(yàn)，可能會(huì)出現(xiàn)安全閥實(shí)際密封壓力小于設(shè)備工作壓力的情況，導(dǎo)致安全閥經(jīng)常泄漏。安全閥校驗(yàn)時(shí)，密封試驗(yàn)壓力是否有必要不低于設(shè)備工作壓力，從標(biāo)準(zhǔn)要求、密封比壓、泄漏試驗(yàn)和安全閥使用性能等方面探討了安全閥密封試驗(yàn)壓力的取值問題。

安全閥； 密封試驗(yàn)壓力； 密封比壓； 取值

安全閥被廣泛用于石化、電力行業(yè)的鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設(shè)備之中。作為承壓設(shè)備超壓泄放保護(hù)的重要安全附件，在使用中除了滿足準(zhǔn)確開啟、穩(wěn)定排放、及時(shí)關(guān)閉外，還應(yīng)具備可靠的密封性能[1]。安全閥泄漏危害眾多，少量介質(zhì)泄漏浪費(fèi)能源，有毒、有害介質(zhì)泄漏污染環(huán)境，易燃、易爆介質(zhì)泄漏增加安全隱患，大量介質(zhì)泄漏影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間泄漏會(huì)造成密封面侵蝕，安全閥失效[2]。為保證安全閥功能完好，TSG ZF001—2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[3]中規(guī)定，安全閥每年至少校驗(yàn)1次，校驗(yàn)項(xiàng)目至少包括整定壓力和密封性能，并規(guī)定密封試驗(yàn)壓力取整定壓力減0.03 MPa或90%的整定壓力。按照GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》[4]規(guī)定，安全閥整定壓力一般取容器工作壓力的1.05～1.1倍，并且不大于容器設(shè)計(jì)壓力。假定安全閥整定壓力相對(duì)值為1，則密封試驗(yàn)壓力為0.9，容器工作壓力應(yīng)為0.95～0.91。可見安全閥正常校驗(yàn)時(shí)，密封試驗(yàn)壓力小于容器工作壓力。因此，安全閥可能會(huì)出現(xiàn)安全閥實(shí)際密封壓力小于設(shè)備工作壓力的情況，導(dǎo)致安全閥經(jīng)常泄漏。安全閥校驗(yàn)時(shí)，密封試驗(yàn)壓力是否有必要不低于設(shè)備工作壓力，筆者從多方面進(jìn)行了討論。

1 密封比壓要求

安全閥的密封性決定于密封面的材料、質(zhì)量、寬度以及制造和裝配的精度，維持密封的力稱為密封比壓。安全閥的密封比壓是指作用于單位面積密封面上的平均正壓力[5]，一般為實(shí)際密封壓力與密封面面積的比值。小的密封比壓不能保證密封，大的密封比壓可能使密封面損壞，密封比壓一般介于密封必須比壓與許用比壓之間。密封必須比壓越小，閥密封性能越好，但對(duì)制造及裝配要求越高。密封必須比壓小于整定壓力與容器工作壓力之差，才能保證閥的密封性能。

安全閥實(shí)際密封壓力等于安全閥整定壓力與介質(zhì)壓力之差。隨著閥前介質(zhì)壓力的提高，密封面上的比壓減小，泄漏趨勢(shì)增加，當(dāng)密封面上的比壓小于密封所需最小比壓時(shí)，安全閥雖未開啟，但已開始泄漏。對(duì)非金屬密封面安全閥，不允許出現(xiàn)閥瓣泄漏，一旦泄漏即表示安全閥開啟；對(duì)金屬密封面安全閥，允許閥瓣出現(xiàn)泄漏，但泄漏并不表示安全閥已開啟，只有檢測(cè)到閥瓣有開啟或見到、聽到試驗(yàn)介質(zhì)連續(xù)排出才表明安全閥開啟。安全閥從泄漏至開啟仍有一個(gè)壓力過渡段，過渡段壓力差越大，安全閥密封性能越差[6]。安全閥設(shè)計(jì)、制造廠家應(yīng)盡量縮短過渡段壓力差，以提高閥的密封性能和使用性能。

2 泄漏試驗(yàn)要求

TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[7](以下簡(jiǎn)稱《大容規(guī)》)中規(guī)定，容器泄漏試驗(yàn)應(yīng)在安全附件安裝完畢后進(jìn)行，泄漏試驗(yàn)壓力取容器設(shè)計(jì)壓力，安全閥整定壓力取容器最高允許工作壓力，一般高于容器設(shè)計(jì)壓力。有人提出異議，按容器設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行泄漏試驗(yàn)過程中，安全閥雖不會(huì)開啟，但存在泄漏可能，進(jìn)而影響泄漏試驗(yàn)的進(jìn)行。筆者認(rèn)為，對(duì)于介質(zhì)毒性危害程度為極度、高度危害或設(shè)計(jì)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)，以檢查焊縫的致密性(對(duì)接焊縫針孔缺陷、角焊縫焊接質(zhì)量)與接管法蘭密封性(與管道、安全附件的連接法蘭)。即使安全閥有微量泄漏，但對(duì)系統(tǒng)試驗(yàn)壓力影響甚微，不影響檢查焊縫致密性和法蘭密封性，不影響泄漏試驗(yàn)的結(jié)果。

3 固定式壓力容器用安全閥要求

1999版的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[8]規(guī)定，安全閥的密封試驗(yàn)壓力應(yīng)大于壓力容器的最高工作壓力。TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[9]和《大容規(guī)》取消了此條。筆者認(rèn)為，安全閥是保證設(shè)備超壓時(shí)開啟泄放壓力而設(shè)置的，只有整定壓力和排放壓力影響設(shè)備的安全使用，而密封試驗(yàn)壓力是從閥的使用壽命、環(huán)保、能耗等方面考慮要求安全閥需具備可靠密封功能的，不屬于容器安全技術(shù)的基本要求，取消此條規(guī)定，并不說明此條規(guī)定沒有必要。

對(duì)于在用安全閥，從使用單位方面考慮，若設(shè)備工作壓力、安全閥整定壓力已確定，為了確保安全閥密封性能，應(yīng)選用密封比壓小于整定壓力減去設(shè)備工作壓力之差的安全閥，這是工業(yè)容器使用中對(duì)安全閥產(chǎn)品超出標(biāo)準(zhǔn)部分的要求[10]。因此，對(duì)在用固定式壓力容器安全閥進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，密封試驗(yàn)壓力應(yīng)取0.9倍整定壓力或容器工作壓力中的較大值。

4 移動(dòng)式壓力容器用安全閥要求

TSG R7001—2013《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》[11]規(guī)定，安全閥的整定壓力為罐體設(shè)計(jì)壓力的1.05～1.10倍，密封試驗(yàn)壓力不低于整定壓力的0.9倍。液化氣體罐車用安全閥多為非金屬密封，HG 3157—2005《液化氣體罐車用彈簧安全閥》[12]規(guī)定安全閥不允許泄漏，安全閥密封試驗(yàn)壓力直接取0.9倍整定壓力。真空絕熱罐車金屬密封安全閥允許閥泄漏，從安全閥的使用壽命、環(huán)保、能耗等方面考慮，密封試驗(yàn)壓力取0.9倍整定壓力或罐車工作壓力中的較大者。

5 鍋爐用安全閥要求

TSG G0001—2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[13]規(guī)定，在用鍋爐的安全閥每年至少校驗(yàn)1次，新安裝鍋爐或安全閥檢修、更換后，應(yīng)校驗(yàn)其整定壓力和密封性。DL/T 959—2014《電站鍋爐安全閥技術(shù)規(guī)程》[14]規(guī)定，以蒸汽為介質(zhì)的電站鍋爐安全閥，應(yīng)在水壓強(qiáng)度試驗(yàn)和整定壓力試驗(yàn)合格后，采用飽和蒸汽進(jìn)行密封試驗(yàn)，密封試驗(yàn)壓力宜為90%的整定壓力，但不應(yīng)低于安全閥安裝位置工作壓力。

6 壓力管道用安全閥要求

TSG D0001—2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道》[15]規(guī)定，安全閥密封試驗(yàn)壓力應(yīng)當(dāng)大于管道系統(tǒng)的最大工作壓力。GB 20801.6—2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護(hù)》[16]中規(guī)定，當(dāng)安裝一個(gè)安全閥時(shí)，安全閥的整定壓力應(yīng)不大于系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力；當(dāng)安裝多個(gè)安全閥時(shí)，至少有一個(gè)安全閥的整定壓力應(yīng)不大于系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力，其余安全閥整定壓力不得超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的5%。因此，在用壓力管道用安全閥密封試驗(yàn)壓力取值介于系統(tǒng)工作壓力與設(shè)計(jì)壓力之間。

7 結(jié)語

通過多方面對(duì)安全閥密封試驗(yàn)壓力取值進(jìn)行探討，筆者認(rèn)為：①對(duì)新制造的安全閥，進(jìn)行出廠性能檢測(cè)時(shí)，密封試驗(yàn)壓力無需考慮設(shè)備工作壓力。②對(duì)在用非金屬密封面安全閥進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，密封試驗(yàn)壓力亦無需考慮設(shè)備工作壓力。③不同型號(hào)安全閥實(shí)際密封壓力不同，即使同一只安全閥，隨工作環(huán)境的變化，實(shí)際密封壓力也會(huì)變化。隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，密封性能會(huì)變差。校驗(yàn)在用容器安全閥校驗(yàn)時(shí)，在滿足標(biāo)準(zhǔn)和閥體強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量提高整定壓力，變相提高密封試驗(yàn)壓力，使其不低于安全閥安裝位置的工作壓力。④校驗(yàn)在用鍋爐和工業(yè)壓力管道安全閥時(shí)，密封試驗(yàn)壓力應(yīng)不低于安全閥安裝位置的工作壓力。⑤若安全閥密封性能達(dá)不到不低于設(shè)備工作壓力的要求，應(yīng)重新選擇合適的安全閥，不能依此就判斷此安全閥不合格。朱省初等人針對(duì)安全閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與壓力容器使用要求不一致的情況提出了4種解決辦法[10]，實(shí)際應(yīng)用中可以參考。

[1] 夏志敏，方學(xué)鋒，朱玉明．承壓設(shè)備用安全閥常見故障分析與處理[J]．閥門，2007(3)：40-41．

(XIA Zhi-min，F(xiàn)ANG Xue-feng，ZHU Yu-ming. Analysis and Treatment of Safety Valve Common Faults on Pressure Equipment[J]．Valve，2007(3)：40-41．)

[2] 張旭輝．壓力容器安全閥準(zhǔn)確定壓的意義[J]．河南科技，2014(5)：150．

(ZHANG Xu-hui.The Meaning of Accurately Set Pressure on Safety Valve of Pressure Vessels[J].Journal of Henan Science and Technology，2014(5)：150．)

[3] TSG ZF001—2006，安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

(TSG ZF001—2006，Safety Technical Supervision Regulations for Safety Valves[S].)

[4] GB 150.1～150.4—2011，壓力容器[S].

(GB 150.1～150.4—2011，Pressure Vessels[S].)

[5] 丁二喜，陳偉，吳繼權(quán)．安全閥密封比壓計(jì)算問題的探討與安全閥設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目建議[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2015，31(4)：14-17．

(DING Er-xi，CHEN Wei，WU Ji-quan. Discussion on Sealed Specific Pressure Calculation of Safety Valves and Revision Suggestions on Its Design Calculation Item[J].China Special Equipment Safety，2015，31(4)：14-17．)

[6] 周震．安全閥．第2版[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013：202．

(ZHOU Zhen. Safety Valve.2nd Edition[M]. Beijing：Standards Press of China，2013：202．)

[7] TSG 21—2016，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

(TSG 21—2016，Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel[S].)

[8] 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S]．1999.

(Supervision Regulation on Safety Technology for Pressure Vessel[S].1999.)

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

(TSG R0004—2009，Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel[S].)

[10] 朱省初，郭新建，趙立凡．在用壓力容器安全閥密封性能可靠性分析[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2008，24(7)：68-69．

(ZHU Sheng-chu，GUO Xin-jian，ZHAO Li-fan. Reliability Analysis on of Safety Valve Tight Performance of Pressure Vessels in Service[J]．China Special Equipment Safety，2008，24(7)：68-69．)

[11] TSG R7001—2013，壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].)

(TSG R7001—2013，Pressure Vessel Periodical Inspection Regulation[S].)

[12] HG 3157—2005，液化氣體罐車用彈簧安全閥[S].

(HG 3157—2005，Direct Spring Loaded Safety Valves for Liquefied Gas Tank Trucks[S].)

[13] TSG G0001—2012，鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

(TSG G0001—2012，Boiler Safety Technical Supervision Administration Regulation[S].)

[14] DL/T 959—2014，電站鍋爐安全閥技術(shù)規(guī)程[S].

(DL/T 959—2014，The Code of Safety Valves for Power Station Boilers[S].)

[15] TSG D0001—2009，壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道[S].

(TSG D0001—2009，Pressure Pipe Safety Technology Supervision Regulation for Industrial Pressure Pipe[S].)

[16] GB 20801.6—2006，壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護(hù)[S].

(GB 20801.6—2006，Pressure Piping Code-Industrial Piping—Part 6：Safeguarding[S].)

(張編)

DiscussionontheValueforTightTestPressureofSafetyValves

GAOWan-dong

(Anhui Special Equipment Inspection Institute， Hefei 230000， China)

As one of the most important safety accessories of pressure equipment，the safety valves should be calibrated at least once a year. In the “SafetyTechnicalSupervisionRegulationsforSafetyValves”，it provides that calibration includes at least set pressure and tight performance，the value of tight test pressure have been gathered by setting pressure minus 0.03 MPa or 90 percent of set pressure. According to this，it may appear that the actual tight pressure is less than working pressure of equipment，resulting in frequent leakage of the safety valves. Is it necessary that tight pressure must be not less than working pressure of equipment during the safety valves calibration? The value for tight test pressure of safety valves is discussed from the standard requirements，tight test pressure，leakage test，using performance of safety valves.

safety valve； tight test pressure； sealed specific pressure； value

TQ050.3； TE967

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.03.013

1000-7466(2017)03-0061-03①

2016-11-30

高萬東(1984-)，男，安徽靈璧人，工程師，碩士，從事壓力容器及安全附件的檢驗(yàn)工作。