帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗的討論

王 磊 宋 琰

（深圳中廣核工程設計有限公司 深圳 518000）

帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗的討論

王 磊 宋 琰

（深圳中廣核工程設計有限公司 深圳 518000）

本文對帶超壓泄放裝置壓力容器的氣密性試驗要求進行了討論，分析了必須進行泄漏試驗的壓力容器種類和帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗的目的，通過對TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》和GB 150.1～GB 150.4—2011《壓力容器》中相關規定的分析，給出了帶超壓泄放裝置壓力容器氣密性試驗的建議方法。

壓力容器 氣密性試驗 超壓泄放裝置 最高允許工作壓力

氣密性試驗屬于泄漏試驗方法之一，主要是檢驗壓力容器的致密性，包括對焊縫的檢查（對接焊縫的針孔缺陷，角焊縫的焊接質量等），對設備法蘭密封性能的檢查，對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監察規程》（以下簡稱“固容規”）［2］和GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》（以下簡稱GB 150）［3］均對壓力容器氣密性試驗進行了規定。但在實際工作中，仍然存在哪些壓力容器必須做泄露試驗，什么情況下泄露試驗可以選用氣密性試驗，帶有超壓泄放裝置的壓力容器氣密性試驗壓力如何選取，制造單位如何實施等疑惑。針對上述問題，筆者提出如下建議，以便探討。

1 必須做泄漏試驗的壓力容器

泄漏試驗包括氣密性試驗、氨檢漏試驗、鹵素檢漏試驗以及氦檢漏試驗等。“固容規”第3.24條規定：“當壓力容器盛裝介質的毒性為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏時，設計應當提出壓力容器泄漏試驗的方法和要求。”GB 150.1—2011第4.7.2條的規定與“固容規”相同。因此，是否需要做泄漏試驗，需要根據工作介質和使用要求確定。工作介質為極度、高度危害的壓力容器，必須進行泄漏試驗，這主要是基于保護人員生命安全和防止環境污染；但是對于介質不允許有微量泄漏的情況，“固容規”和GB 150并沒有具體說明。根據HG/T 20584—2011《鋼制化工容器制造技術要求》［4］中11.3.2的規定，介質不允許有微量泄漏主要是指介質為易爆時、對真空有嚴格要求時、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，從經濟性方面考慮，如介質價格昂貴也應屬于不允許有微量泄漏的情況［5］。

具體選用何種泄漏試驗方法，可由設計者根據容器盛裝介質的滲透性、最大允許泄漏率等參數進行確定。氣密性試驗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常使用。

2 帶有超壓泄放裝置壓力容器的氣密性試驗

2.1 氣密性試驗壓力

“固容規”中4.8.3規定：1）“氣密性試驗壓力為壓力容器的設計壓力；2）進行氣密性試驗時，一般應當將安全附件裝配齊全；3）保壓最夠時間經過檢查無泄漏為合格。”

GB 150.1—2011中4.7.5規定：“氣密性試驗壓力等于設計壓力。”

因此，壓力容器氣密性試驗的試驗壓力pT等于壓力容器設計壓力p，即pT=p。

2.2 超壓泄放裝置動作壓力

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

根據GB 150.1—2011中B4.7的規定，帶安全閥壓力容器設計壓力和安全閥動作壓力的關系如下：壓力容器設計壓力p≥安全閥動作壓力pz=（1.05～1.1）倍工作壓力pw；根據GB 150.1—2011第B5.5條規定，帶爆破片壓力容器設計壓力和爆破片動作壓力的關系如下：壓力容器設計壓力p＞爆破片動作壓力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計壓力p＞超壓泄放裝置動作壓力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是在指定的相應溫度下，壓力容器頂部所承受的最高表壓力。該壓力應是根據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——開孔補強最高允許工作壓力。

同時應當注意，當設計圖樣或是銘牌上標注最高允許工作壓力為pMAXP時，其耐壓試驗壓力的確定應采用最高允許工作壓力pMAXP代替設計壓力p。

2.4 氣密性試驗方法

“固容規”中4.8.3規定：“進行氣密性試驗時，一般應當將安全附件裝配齊全。”此處的“一般應當”，應理解為推薦要求，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。對于隨設備一起供貨的安全附件，應裝配安全附件后進行氣密性試驗。如果安全附件不隨設備供貨，而是由用戶選購并現場安裝的，應當在現場進行氣密性試驗或是在運行試驗時檢驗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”的要求執行，由于氣密性試驗壓力pT等于設計壓力p，大于超壓泄放裝置動作壓力pz，將會導致超壓泄放裝置在試驗過程中動作，從而使氣密性試驗難以順利進行。

為了保證氣密性試驗順利進行，可以考慮如下三種方法：

方法一：降低氣密性試驗壓力pT，使其低于超壓泄放裝置動作壓力pz；

方法二：在超壓泄放裝置與壓力容器之間加裝臨時閥門，在進行氣密性試驗時，關閉臨時閥門，防止超壓泄放裝置動作。

方法三：提高超壓泄放裝置動作壓力pz，使其高于氣密性試驗壓力pT；

由于“固容規”和GB 150.1—2011均明確規定氣密性試驗壓力pT等于設計壓力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閥門，將導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。

實際上，“固容規”對上述問題已經有所考慮。“固容規”中3.9.2、3.24、8.3.2、8.3.3；GB 150.1—2011中B.3.1均對有此問題有相應規定，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作壓力pz的方法，即：最高允許工作壓力pMAXP＞超壓泄放裝置動作壓力pz＞設計壓力p=氣密性試驗壓力pT，可以保證氣密性試驗的順利進行，因此方法三是可行的。

當設計圖樣或者銘牌上標注有最高允許工作壓力時pMAXP時，由于“固容規”或GB 150—2011僅規定了可以采用最高允許工作壓力確定超壓泄放裝置的動作壓力，并沒有規定具體的取值范圍，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的順利進行，筆者建議動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計壓力p，滿足氣密性試驗順利進行即可。

表1 TSG R0004—2009、GB 150—2011對氣密性試驗中最高允許工作壓力的相關規定

3 結論

帶有超壓泄放裝置壓力容器如果需要進行氣密性試驗，應當按照“固容規”的要求，將安全附件裝配齊全，同時應由設計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＞設計壓力p=氣密性試驗壓力pT，以保證氣密性試驗的順利進行。

［1］ 謝鐵軍，等.固定式壓力容器安全技術監察規程釋義［M］.北京：新華出版社，2009.

［2］ TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術監察規程［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要求［S］.

［5］ 戴季煌，等.承壓設備設計典型問題精解［M］.北京：化學工業出版社，2010：9-10.

［6］ NB/T 47013.8—2012 承壓設備無損檢測 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探討［J］.石油與化工設備，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、非核級壓力容器的設計和校核以及核電項目管理工作。

2014-07-23）