高校實驗室壓力容器技術安全管理探究

寧 信, 張 銳, 王滿意, 翟春紅

(南開大學 實驗室設備處, 天津 300071)

隨著高等教育事業的不斷發展,實驗室安全越來越引起人們的重視。在經歷了諸多由危險化學品引發的實驗室安全事故后,高校把更多的注意力和工作重點聚焦在危險化學品、危險廢物、輻射等方面安全管理上,以實驗室壓力容器為主的特種設備安全往往被忽視。實驗室壓力容器作為一種危險性較高的常見特種設備,被廣泛應用于高校理工科教學和科研實驗室。一方面,壓力容器具有高溫、高壓等危險特性,發生事故時可產生沖擊波和介質損傷,危害極大[1]；另一方面,理工科實驗室環境復雜,儲存、使用大量有毒、易燃、腐蝕性危險化學品及電氣設備[2],一旦發生安全事故,極易引起二次爆炸,后果不堪設想。設備的安全使用和規范管理是高校開展教學和科研工作的前提,更是師生生命財產安全的保障[3],因此實驗室壓力容器的科學、合理、規范化安全管理勢在必行。

1 壓力容器概述

根據國家質量監督檢驗檢疫總局2014年修訂的特種設備目錄,壓力容器是指盛裝氣體或者液體,承載一定壓力的密閉設備,其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa(表壓)的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體、容積大于或者等于30 L且內直徑(非圓形截面指截面內邊界最大幾何尺寸)大于或者等于150 mm的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2 MPa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0 MPa·L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60 ℃液體的氣瓶、氧艙。

在高校理工科實驗室,特別是從事生物和化學研究的實驗室,隨處可見不同種類的壓力容器,如高壓蒸汽滅菌鍋、高壓反應釜、儲氣罐、各種氣瓶等。對于以高壓蒸汽滅菌鍋為主的固定式壓力容器來說,由于多數設備的最高工作壓力和溫度均能達到目錄所述要求,因此在判別時可以容積和內直徑為主要指標,若容積小于30 L則可直接判定為不屬于壓力容器。

2 高校實驗室壓力容器技術安全管理存在的問題

2.1 安全宣傳不夠,無法持證上崗

目前,高校特種設備相關的管理制度相對欠缺,即使制定了相關的制度,實行的時間也較短。同時,屬地管理部門、高校職能部門對特種設備相關法律法規的宣傳不到位,很少有師生能夠知曉何為特種設備,更無法判斷哪些設備屬于壓力容器范疇。壓力容器的供應商,在銷售產品時,更多注重設備的性能和參數,對其特種設備的屬性知而不言,從而造成了教職工和學生對壓力容器的理解不充分,在安全上沒有引起足夠的重視。

根據《中華人民共和國特種設備安全法》等相關法規,特種設備作業人員和安全管理人員必須通過資格考核后方可從事相應的工作。由于師生對法規不熟悉,并沒有意識到實驗室常用的高壓蒸汽滅菌鍋屬于特種設備范疇,造成沒有及時參加相關培訓與考試,無法持證上崗。

2.2 監管存在盲區,未能注冊檢驗

壓力容器屬于特種設備范疇,既歸口設備管理部門,也歸口安全管理部門。由于各管理部門間職責劃分不清晰,或者設備管理系統、申購流程等一系列原因,造成部門之間不能有效信息共享。經常會出現教師通過設備管理部門申購了壓力容器,辦理了固定資產入賬,但是卻沒有去安全管理部門辦理特種設備備案的情況[4],造成大量壓力容器沒有辦理注冊登記手續,使得高校職能部門無法掌握學校的特種設備數量。同時,壓力容器在生產、銷售、使用等過程脫節,僅有極少部分的壓力容器廠家清楚其產品在銷售區域的相關注冊登記事宜。由于信息不暢等原因,屬地質監部門無法掌控轄區內壓力容器的流向信息,只有使用單位主動向質監部門備案,質監部門才能掌握壓力容器數量等信息,否則屬地質監部門完全不知,壓力容器監管存在盲區。

很多使用單位存在“我不上報,你不知道”的僥幸心理,申購壓力容器后不主動辦理注冊登記手續,一直“無證使用”。其中有些壓力容器由于購買時間較長,出廠資料丟失或缺失,無法補辦注冊登記手續,只能進行報廢處置。

2.3 購買數量激增,檢驗管理復雜

隨著“雙一流”戰略的實施,高校人才引進速度不斷加快,經費投入不斷增加,理工科實驗室壓力容器的購買量增長十分迅速。以南開大學為例,2014年以來我校實驗室購買高壓蒸汽滅菌鍋的數量呈現逐年上升的趨勢,如圖1所示。

圖1 實驗室壓力容器采購數量變化情況

不同類別的壓力容器檢驗周期不同,即使相同類別的壓力容器,由于出廠時間、投入使用的時間不同,檢驗周期差別也很大。以高壓蒸汽滅菌鍋為例:安全閥的檢驗周期為1次/年,壓力表的檢驗周期為1次/半年,本體的檢驗時間需要根據設備的出廠時間、具體的使用情況進行確定。新購置的壓力容器注冊登記后,當出廠監督檢驗(或進口監檢)日期達到“3年減1天”的時候就需要進行首次檢驗。例如,某實驗室購買了一臺容積為50 L的高壓蒸汽滅菌鍋,監督檢驗報告上記載的監檢日期為2015年12月12日,那么該臺壓力容器的首次定檢日期則為2018年12月11日,之后的檢驗日期則根據檢驗機構評定的安全狀況等級確定,如圖2所示。

圖2 不同安全狀況等級壓力容器的檢驗周期

使用單位需要在檢驗有效期屆滿前一個月向檢驗機構提出報檢申請。在此期間,安全閥和壓力表仍需要按照規定周期進行檢驗。由于各自檢驗周期不同,實驗室往往忽視安全閥、壓力表的檢驗,產生檢驗漏洞,造成一定的安全隱患[5]。尤其是安全閥等裝置,如果長期使用不進行校驗,起跳壓力很容易變大,若達到最高壓力時無法起跳泄壓,則極易造成爆炸。同時,由于高校職能部門和各實驗室人手有限、經費不足,以及一校多區的運行模式,使得壓力容器的管理難上加難。

2.4 使用頻率較低,維護成本偏高

近年來,交叉學科興起,越來越多的化學實驗室在研究中涉及生物方面的實驗,使得原本無使用需求的高壓蒸汽滅菌鍋等壓力容器成為當前課題的必要設備。由于對本校和學院范圍內儀器設備的持有和使用情況缺乏了解,借用其他實驗室的壓力容器存在使用時間不自由、可能產生交叉污染風險等原因,許多實驗室紛紛各自購買壓力容器。當前課題研究結束后,新課題可能不再需要這些設備,之前購置的壓力容器幾乎不再使用。有些課題組“重購買而疏管理”,不再使用后將其堆放在實驗室,長期占用有限的實驗室空間。

壓力容器在停用期間,如果不進行科學合理的保養與維護,其損壞的速率會比使用時更快[6]。因此,長期處于停用狀態的設備, 除非準備報廢,否則也有加強維護的必要,不然再次啟用時極易造成事故。容器閑置期間,若進行維護保養,則白白消耗了不必要的人力和財力；若放棄維護保養,則減少了設備的使用壽命。以實驗室常用的高壓蒸汽滅菌鍋為例,大部分的設計使用年限在8年左右,雖然實際的可用年限會根據特種設備監督檢驗部門的檢驗來確定,但一般都不超過設計使用年限3年以上。由于使用效率低、設備共享性差等原因造成了壓力容器等儀器設備資源的嚴重浪費。

3 解決路徑與對策

3.1 加強宣傳教育,建立技術檔案

制定并完善特種設備相關管理制度,細化對壓力容器的管理,配備專兼職管理人員、建立崗位安全責任制度,并根據實際需求制定事故應急專項預案。管理部門應定期組織安全教育培訓并留好記錄,確保作業人員持證上崗,且證書在有效期內(有效期4年,屆滿后可申請復審)。培訓人員較多時,可以采用“請進來”的方式,邀請培訓單位上門,方便師生培訓、取證,減少不必要的奔波。同時,采用“走出去”的方式,組織各使用單位的壓力容器作業人員和管理人員參加相關的安全管理論壇和培訓班,相互交流使用和管理經驗,取長補短。

使用單位應建立壓力容器技術檔案,其內容應包括:(1)產品設計制造文件及安裝技術文件等(質量證明書、安裝說明等)；(2)定期檢驗和日常檢查記錄；(3)日常使用狀況記錄；(4)安全附件及有關附屬儀表的維護保養記錄(安全閥、壓力表檢驗報告等)；(5)運行故障和事故記錄；(6)使用登記資料[7](登記證、登記表)。對于缺少資料的進行補全,無法補全技術檔案的老舊設備應及時進行報廢處理。

3.2 加快信息化建設,實現全生命周期管理

由于壓力容器的管理是一項復雜、系統的工作,因此我們應加快信息化建設[5],對實驗室購買的壓力容器進行全過程全方位的閉環監管[8-9]。手機二維碼技術具有信息量大、準確性高等優點,已經在高校壓力容器的安全管理中得到了科學的應用[10],大大提高了管理效率和水平。

2018年我校啟用了新的設備家具管理系統,將壓力容器的全生命周期管理融入其中。實驗室申購壓力容器時,申請信息會流轉至學校實驗室技術安全管理部門,安全管理部門根據實驗室人員持證情況、儀器廠家資質、實驗場所環境等進行審查,審核通過后實驗室方可購買。壓力容器到貨后,實驗室需要在投入使用前或使用后30日內將注冊登記的相關材料上交至安全管理部門,由安全管理部門統一到轄區質監部門辦理注冊登記手續,并將檢驗周期、使用年限等信息錄入系統；注冊手續辦理完成后,實驗室方可辦理儀器設備固定資產入賬,否則無法進行財務報銷。

投入使用后,實驗室根據系統設定的檢驗周期進行定期檢驗和維護保養。檢驗有效期即將屆滿或達到設計使用年限時系統會通過郵件或者短信向壓力容器安全管理人員發送信息,提示其及時進行檢驗或報廢,避免因超期未檢、超期服役帶來的隱患和危險,有效預防壓力容器的安全事故。壓力容器超過使用年限、有嚴重缺陷、檢驗不合格需要進行報廢時,實驗室首先向學校安全管理部門提出申請,安全管理部門在轄區質監部門辦理完注銷手續后,實驗室方可辦理設備報廢手續。通過信息化手段,實現壓力容器采購、注冊、使用、檢驗、報廢等的全生命周期管理。

3.3 實施設備共享,探索租賃模式

實施設備共享,減少因短期需求購置壓力容器造成的浪費,解決重買輕管、使用效率不高的問題,使壓力容器在有限的使用年限內得到高效的利用[11]。突破壓力容器開發共享的瓶頸,通過搭建實驗平臺,發揮規模效應和品牌效應等手段[12],提高壓力容器使用效率。

高校實驗室作為使用單位,探索租賃模式,承租或者承包第三方的壓力容器,并與產權所有者簽訂明確安全責任的租賃或者承包合同。相關的注冊登記手續、安全技術檔案、維護與保養等均由產權單位負責,使用單位只負責壓力容器的日常使用,減少在注冊、維護保養等環節上的人力和時間投入。

3.4 遵守操作規程,定期維護保養

壓力容器在實際使用過程中可能會因為操作不當而引發問題, 甚至造成實驗室安全事故, 因此壓力容器的維護保養工作非常重要。使用時應嚴格遵照技術指標和規程操作,禁止超期服役和超負荷運行；應保持設備外表、安全附件無損壞；應定期自查,發現安全隱患及時消除,防止諸如安全閥等相關安全裝置失效,造成安全事故。

對于壓力容器數量規模較大的高校,可以利用實驗室安全建設經費,每學期分批次進行安全閥、壓力表的檢驗工作,以免一次性同時檢驗造成大量設備無法使用,影響師生的教學和科研工作。也可采取類似于電梯維保的形式,將壓力容器的報檢、定檢、閥、表檢驗等一系列工作全部委托相關有資質的維保公司,專業人做專業事,可有效節省管理成本。壓力容器數量不多的高校和實驗室也可以自行維護保養。以天津地區為例,安全閥和壓力表的檢驗過程需要7個工作日左右,對于從事科研工作的師生來說時間相對較長。因此課題組可額外購買一套安全閥和壓力表,交替使用,節省在檢驗過程中的等待時間,以免影響科研進度。

4 結語

實驗室是高校教學和科研的重要場所,隨著校園安全日益受到教育主管部門和高等學校的重視,保障實驗室安全已成為維護高校安全穩定的重要工作。壓力容器技術安全管理作為實驗室安全的基礎內容,是工作的重點和難點。為確保教學科研安全有序進行,各高校應增強安全意識、采取有力措施、利用有效手段,進一步規范、細化壓力容器的技術安全管理,杜絕實驗室安全事故的發生,最大程度保障高校師生的生命和財產安全。