關于我國安全閥型式試驗現狀的討論

孫 琦　趙昆玉　謝青延

（深圳市特種設備安全檢驗研究院　深圳　518109）

關于我國安全閥型式試驗現狀的討論

孫 琦趙昆玉謝青延

（深圳市特種設備安全檢驗研究院深圳518109）

安全閥型式試驗是安全閥產品質量安全的有力保障，在社會發(fā)展、新的經濟形態(tài)形成以及新的特種設備安全形勢下，安全閥型式試驗如何為安全閥產品質量安全提供技術保障，切實做到型式試驗為特種設備安全服務、為經濟建設服務，是我們當前型式試驗工作者一直思考的問題。本文將就我國安全閥型式試驗現狀進行淺論。

安全閥型式試驗樣品檢驗抽樣規(guī)則核準規(guī)則蒸汽介質

1979年3月28日凌晨4時，美國賓夕法尼亞州的三里核電站，發(fā)生因水泵故障而導致堆芯失水融化放射性物質外逸的重大事故。事故發(fā)生后，全美震驚，核電站附近20萬居民恐慌撤離。時任美國總統(tǒng)吉米卡特隨后宣布“美國不會再建設核電站”的決定。1979年以后，美國放棄了核電，擬建設的120座核電站全部取消。在事后的事故調查中，有一個間接事故原因之一就是核反應堆的超壓保護裝置——安全閥在動作時發(fā)生了卡阻，未完全打開。此事件引起美國政府的高度重視，為了加強安全閥的監(jiān)管，在美國鍋爐壓力容器委員會（NBBI）成立了壓力釋放裝置型式試驗部門，并在全世界首先開展安全閥型式試驗。

我國的安全閥型式試驗開展工作始于上世紀90年代，在當時的計劃經濟時代下，原機械工業(yè)部委托國營企業(yè)上海閥門廠履行安全閥型式試驗的職責。隨著國家經濟體制由計劃經濟向市場經濟轉變，國營體制紛紛改制，原有的監(jiān)管模式也發(fā)生改變，機械工業(yè)部職能的劃轉，新的監(jiān)管模式的產生，以及《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》、《中華人民共和國特種設備安全法》的逐步頒布，我國的安全閥型式試驗監(jiān)管工作迎來了新的挑戰(zhàn)。

安全閥型式試驗是安全閥產品質量安全的有力保障，一直以來，國家相關監(jiān)管部門對安全閥的產品質量安全高度重視。在社會發(fā)展、新的經濟形態(tài)形成以及新的特種設備安全形勢下，安全閥型式試驗如何為安全閥產品質量安全提供技術保障，切實做到型式試驗為特種設備安全服務、為經濟建設服務，是當前型式試驗工作者所面臨的一個極其嚴峻、亟待解決的問題。

1　型式試驗現狀及存在的問題

筆者在近幾年的安全閥型式試驗工作中，有以下一些體會，借此與大家分享。

1.1缺少型式試驗檢驗規(guī)則

目前，國內安全閥型式試驗檢驗法律層次的體系文件依次為：法律（《中華人民共和國特種設備安全法》）、安全技術規(guī)范（《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》）、標準（《安全閥 一般要求》）。

對比其他特種設備，如鍋爐的安全技術規(guī)范體系中，除了《鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》外，還有《鍋爐定期檢驗規(guī)程》，通過《鍋爐定期檢驗規(guī)程》，來完善《鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》，規(guī)范特種設備的檢驗程序。而安全閥型式試驗缺少了檢驗規(guī)則來規(guī)范其日常檢驗工作。

在安全閥型式試驗中，《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》（以下簡稱《監(jiān)察規(guī)程》）作為綱領性指導文件，型式試驗僅僅是《監(jiān)察規(guī)程》的一小部分內容，對型式試驗所涉及內容、項目僅作一般性要求，其深度、廣度未作剛性要求，各型式試驗機構根據各自對法規(guī)標準的理解，在不少于《監(jiān)察規(guī)程》項目要求的基礎上制定各自的檢驗細則，導致評判的準則上存在一定差異。

如《監(jiān)察規(guī)程》在D1.2樣品檢驗與試驗中規(guī)定第（3）原材料的質量，包括化學成分、力學性能符合要求。這里有幾個問題未明確：

1）原材料的檢驗應包括部位，如：閥桿、密封面、閥座、導向套等；

2）化學成分檢驗是定量還是定性；

3）在現有技術條件下無法開展實物檢驗，原材料資料審查是否可以代替實物檢驗。

類似于這樣的問題目前在安全技術規(guī)范和標準中都未作具體、統(tǒng)一規(guī)定，各型式試驗檢驗機構按各自能力與對安全技術規(guī)范和標準的理解來制定相應的檢驗細則。各型式試驗檢驗機構在資質評審時對檢驗細則的審查更無具體規(guī)定，也不可能有統(tǒng)一的內容。因此，類似于這樣的檢驗項目每個檢驗機構在其深度和廣度上肯定是不同，檢驗質量也良莠不齊。

1.2 安全技術規(guī)范與相關標準部分要求不一致

安全閥型式試驗是通過安全閥樣品檢驗的符合性來確定樣品所覆蓋全部產品的質量安全性。因此，樣品選取的規(guī)則很重要。

《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》D3安全閥型式試驗抽樣規(guī)則中規(guī)定：用于型式試驗的安全閥按名稱、型號（結構）隨機抽取2件不同規(guī)格的樣品（一般應為大直徑、低壓力和小直徑、高壓力的組合）進行型式試驗。

1）按名稱、型號（結構）如何確定，相關安全技術規(guī)范和標準中都未作具體、統(tǒng)一規(guī)定，各型式試驗檢驗機構按各自的理解來制定相應的抽樣規(guī)則；

筆者在檢驗中發(fā)現，按ASME標準生產的安全閥以閥座結構形式來看，同名稱、同型號的安全閥在不同的壓力等級下，其閥座的幾何形狀結構形式都大相徑庭。如何界定名稱、型號（結構）不同就非常重要。對此，筆者認為應該有明確、細致的規(guī)定予以明確名稱、型號（結構）是如何確定的。

2）《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：……隨機抽取2件不同規(guī)格的樣品進行型式試驗。可以看出，按安全技術規(guī)范的規(guī)定，2只即可。

作為技術支持標準的GB/T 12241—2005《安全閥一般要求》（等同于ISO4126-1）以及ASME相關樣品要求為9臺，具體要求如下：

（1）GB/T 12241—2005中5.2.2.4、5.2.3.3規(guī)定：

①對動作性能試驗樣品抽樣規(guī)定：

對每一通徑的被試閥門，應采用3種有較大差別的彈簧進行試驗。當需要對一個通徑的閥門進行3種壓力的試驗時，可以在一臺閥門上用3種有較大差別的彈簧來進行，也可以在3臺同樣通徑的閥門上以3種有較大差別的整定壓力來進行。

②對排量性能試驗樣品抽樣規(guī)定：

對一給定的閥門設計應以3種通徑，每一通徑以3種不同的壓力來進行試驗。但當該通徑數不多于6種時，則試驗的通徑數可減為2種。

當一個通徑系列所包含的通徑數從小于7種擴展到大于或等于7種時，則應對3種通徑的閥門進行總共9種試驗。

可以看出，對于動作性能試驗，同一通徑采用3臺閥門法，而對于排量性能試驗針對同一類型的閥門，不同的尺寸及整定壓力而采用9臺閥門法。

（2）ASME PG-69.2中規(guī)定了不同抽樣規(guī)則

采用排放系數法時，對于每種型式的閥門，安全閥或安全泄放閥制造廠應對每三種不同的尺寸至少提供3個閥門（總共9個）供試驗用。某一尺寸的每個閥門應在該閥門的使用壓力范圍內的不同壓力下進行整定，或者在試驗場所的試驗設備所能提供的壓力范圍內的不同壓力下進行整定。

這里9個閥門是指每三種不同的尺寸中每個閥門有三種不同的整定壓力，這樣合計是9只閥門，也就是俗稱的9臺閥門法。

從以上對比分析可以看出GB/T 12241—2005與ASME在取樣規(guī)則上本質上是基本一致的。

作為安全技術規(guī)范的《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》要求低于技術標準。筆者了解到：《監(jiān)察規(guī)程》是2006年制定，當時考慮到歷史和現實原因，為減輕企業(yè)負擔，結合通用閥門的相關規(guī)定，制定了此抽樣規(guī)則。

但從這近10年的使用情況來看，《監(jiān)察規(guī)程》抽樣規(guī)則的運用還是存在以下問題：

首先，采用的排量系數法是通過樣品的排量系數來確定該系列產品的排量系數。在《安全閥 一般要求》中對試驗數據的確認還有以下規(guī)定：

應將進行試驗的9個閥門的系數KD（單獨排放系數）的平均值乘以0.90作為此種型式閥門的排放系數KD，每個單獨的排放系數KD與所求得的平均系數的偏差應在±5%范圍內。對于不滿足上述要求的閥門，授權觀察員應要求另取兩個閥門替代偏差超過±5%范圍的每個閥門進行復試，但替代的閥門總數不得超過四個。如果仍有一個閥門的系數KD與新平均值（不包括換下的閥門）的偏差不在±5%范圍內，則對這種型式的閥門拒絕認證。

顯然，如果樣品數量是2臺，這個“每個單獨的排放系數KD與所求得的平均系數的偏差應在±5%范圍內”就意義不大了。

在ASME中，還有一個潛在含義：排放系數是該系列閥門固有的系數，不會改變，每一種系列的安全閥排量系數是唯一的值，所有該系列安全閥測試的排量都應在±5%范圍內。

舉一個例子，現有同一系列2只安全閥，廠家設計圖紙排量系數設計為0.75，經測試一只為0.76，另一只為0.89，排量系數平均值0.825。針對這樣的測試結果，由于我國現有判定標準GB/T 12243—2005《彈簧直接載荷式安全閥》沒有對排量系數作出具體指標規(guī)定，在滿足（大于）設計圖紙0.75的前提下，該閥門即可能判定為合格。但在ASME中，該試驗數據代表并不僅僅是樣品，還代表該系列產品，即便排量系數都大于設計圖紙0.75，但不滿足都應在±5%范圍內，測試結果不合格。在這過程中，9臺閥門的測試數據比2臺閥門數據更有合理性、代表性。

更重要的是，標準還規(guī)定：對新設計或專門設計的閥門，僅制造一個通徑而有多個整定壓力時，應在4種不同整定壓力下進行試驗。這些試驗壓力應能代表閥門使用的壓力范圍，或由試驗設備的能力來決定。根據這4次試驗測定的排量作出對應于進口絕對壓力的圖點，并通過這4點和0-0點作一直線。如果不是所有的圖點都落在該直線斜率的±5%范圍內，獨立監(jiān)察機構將要作補充的試驗，確信滿足這一要求為止。如果僅取2臺閥門，這條直線就只有兩點，不存在其他點是否在“該直線的±5%范圍內”，該判定方法無法使用。

因此，作為指導性綱領性的安全技術規(guī)范與技術支持的技術標準在核心關鍵技術問題上應統(tǒng)一。

1.3實驗室能力建設方面

實驗室能力建設是檢測質量的保證。在TSG Z7004—2011《特種設備型式試驗機構核準規(guī)則》第二章基本條件第六條第三款要求：具有與其承擔的型式試驗相適應的工作和試驗場地、檢驗試驗儀器設備與測量工具等手段。

同時，在其附件D中D1.2對氣體、液體、蒸汽不同的檢測項目的檢測設備要求提出具體、明細的要求。

目前，國內三家型式試驗機構硬件試驗能力參差不齊，主要差異及問題在是否具備蒸汽試驗介質能力上，具體如下：

1）按《特種設備型式試驗機構核準規(guī)則》第二章基本條件第六條第三款要求，有蒸汽型式試驗資質就要有相應的檢驗試驗儀器設備與測量工具，甚至在其附件D中作明細規(guī)定。但目前僅深圳市特種設備安全檢驗研究院具備蒸汽試驗裝置。

在《特種設備型式試驗機構核準規(guī)則》第二章基本條件第六條中僅提出兩種情況可以委托：

A、無損檢測項目；

B、其他規(guī)定允許外委。

目前，未見相關規(guī)定允許蒸汽介質型式試驗項目外委。

2）是否一定要用蒸汽介質開展型式試驗檢驗。型式試驗的可靠性保證就是試驗條件與使用條件的盡可能的高度一致，蒸汽介質用安全閥試驗介質條件應當是蒸汽，一切試驗條件與使用條件的不符都會造成可靠性的偏差。

蒸汽介質型式試驗與空氣介質型式試驗除在介質不同外，其合格的判定標準也不盡相同，蒸汽介質的要求高于空氣介質。因此，在GB/T 12241—2005中5.2.2.1規(guī)定：用于蒸汽的閥門，應采用蒸汽進行試驗。美國ASME也作出明確規(guī)定。美國國家鍋爐壓力容器委員會（NBBI）的壓力釋放部門作為全球領先型式試驗試驗室，具備蒸汽、空氣及液體試驗介質，其先進性、合理性不容置疑。

1.4蒸汽介質型式試驗檢驗常見問題

蒸汽用安全閥與空氣用安全閥，表面上是使用介質的不同，實質上是使用設備的不同，進一步是蒸汽動力鍋爐與壓力容器安全體系要求的不同。以影響鍋爐安全的安全閥超壓比為例，同為蒸汽介質，ASME第一卷（蒸汽動力鍋爐）與ASME第八卷（壓力容器）作出不同的規(guī)定。

ASME第一卷（蒸汽動力鍋爐）：排放壓力≤1.03倍整定壓力；

ASME第八卷（壓力容器）：排放壓力≤1.1倍整定壓力。

我國GB/T 12243—2005針對蒸汽介質用安全閥，未分鍋爐、壓力容器用，統(tǒng)一規(guī)定：排放壓力≤1.03整定壓力；對于空氣介質或其他氣體用安全閥：排放壓力≤1.1整定壓力。

從我國安全閥安全體系要求來看，用空氣介質用安全閥（排放壓力≤1.1整定壓力）用到鍋爐上（要求排放壓力≤1.03整定壓力），就可能發(fā)生超壓事故。從數據統(tǒng)計的角度來說，目前，我國安全閥制造廠家約100余家左右，從近5年來看，使用蒸汽介質進行型式試驗的國內安全閥制造單位不超過8家。同時，國外安全閥廠家取中國制造許可全部進行蒸汽介質型式試驗，眾多的國內安全閥廠家，大量用空氣介質代替蒸汽介質進行型式試驗。

值得可喜的是，國內全部在建的核電站，所有蒸汽用安全閥無一例外全部用蒸汽進行型式試驗。

2　建議

1）制定《安全閥型式試驗規(guī)則》。隨著社會的發(fā)展、科技的進步，特種設備的安全需要從業(yè)人員更詳盡、更規(guī)范的開展安全閥型式試驗，因此，筆者建議盡快制定《安全閥型式試驗規(guī)則》。

2）安全技術規(guī)范與標準部分要求一致。為確保型式試驗檢驗質量，建議修改《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》的相關抽樣部分內容，一方面以便與國際接軌，另一方面保障了特種設備安全。

3）加強實驗室能力方面建設。隨著我國經濟社會的高速發(fā)展，人民對特種設備的安全要求越來越高，像安全閥這種關鍵設備，一旦因型式試驗把關不嚴，出現系統(tǒng)風險，其后果不堪設想。

4）嚴格執(zhí)行標準。針對蒸汽介質用安全閥，不論從標準要求來看，還是從國際慣例來看，應采用蒸汽介質來進行型式試驗。

5）加強型式試驗，必要時進行抽檢。安全閥型式試驗是安全閥產品質量安全的有力保障，為切實保障特種設備的安全，我們應加強安全閥型式試驗的監(jiān)管。

［1］GB/T 12241—2005 安全閥 一般要求［S］.

［2］TSG ZF001—2006 安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程［S］.

［3］TSG Z7004—2011 特種設備型式試驗機構核準規(guī)則［S］.

Discussion on Current Situation of Safety Valve Type Test in China

Sun QiZhao KunyuXie Qingyan
（Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and TestShenzhen518109 ）

Safety valve type test is a strong guarantee of the product quality. In the development of society， the formation of new economy， the new safety situation of special equipment， it is a serious problem that how safety valve type test can provide technical support for product quality， and make sure it can service for the safety of the special equipment and the development of the economy. This paper is going to discuss on current situation of safety valve type test in China.

Safety valveType testSpecimen testSampling regulationAccreditation criteriaSteam

X933.4

B

1673-257X（2016）08-0037-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.08.010

孫琦（1973～），男，本科，高級工程師，從事承壓類特種設備鍋爐、壓力容器、壓力管道檢驗及安全閥型式試驗工作。

2015-12-25）