淺析安全閥入口處設置截斷閥的規定與對策

郭善剛，馬靜，李永清

（1.北京航天動力研究所，北京 100176；2.中國特種設備檢測研究院，北京 100000）

安全閥是壓力容器、壓力管道、鍋爐等承壓設備的主要安全附件，被稱為超壓保護的最后一道防線。出于對安全閥定期校驗、檢修、備份的考慮或某些特殊工況的要求，許多情況下，工程設計單位及安全閥用戶希望在安全閥與被其保護承壓設備之間設置截斷閥（又稱根部閥），當需要將安全閥從承壓設備上卸下時，可將截斷閥關閉后將安全閥離線。然而，何種情況下可設置截斷閥以及如何設置截斷閥，何種情況下不允許設置截斷閥，在不同承壓設備的標準規范中有不同的規定，致使從業者難以完整準確地理解和執行。針對該問題，本文系統地梳理了特種設備安全技術規范、安全閥及承壓設備相關標準規范的規定，提出了相應的解決方案。

1 特種設備安全技術規范及其相關規定

1.1 特種設備安全技術規范

特種設備安全技術規范，是指國家市場監督管理總局（原質量監督檢驗檢疫總局）依據《中華人民共和國特種設備安全法》《特種設備安全監察條例》所制定并且頒布的技術規范，包括特種設備生產、經營、使用和檢驗、檢測等活動的強制性基本安全要求、技術和管理措施等內容，是特種設備法規標準體系的重要組成部分。因此，特種設備的生產、使用首先要遵循安全技術規范。安全閥的安全技術規范為《安全閥安全技術監察規程》（TSG ZF001-2006）。鍋爐相關的安全技術規范為《鍋爐安全技術規程》（TSG 11-2020）。壓力容器相關的安全技術規范包括《固定式壓力容器安全技術監察規程》（TSG 21-2016）、《移動式壓力容器安全技術監察規程》（TSG R0005-2011）。壓力管道相關的安全技術規范為《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》（TSG D0001-2009）。

1.2 特種設備安全技術規范的規定

（1）安全閥安全技術監察規程。《安全閥安全技術監察規程》是專門針對安全閥制定的安全技術規范，規定了安全閥的材料、設計、制造、檢驗、安裝、使用、校驗和維修等。規程規定，安全閥的進出口管道一般不允許設置截斷閥，必須設置時，需要加鉛封并且保證將截斷閥鎖定在全開狀態，截斷閥的壓力等級應與安全閥的壓力等級一致，截斷閥的公稱通徑不得小于安全閥的公稱通徑。

（2）鍋爐安全技術規程。《鍋爐安全技術規程》（TSG 11-2020）是為了保障鍋爐安全運行，預防和減少事故而制定的安全技術規范，適用于國家市場監管總局公布的《特種設備目錄》范圍內的蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機熱載體鍋爐。規程規定，在安全閥和鍋筒之間或者安全閥與集箱之間不應當裝設閥門和取用介質的管路。因此，對于隸屬于《特種設備目錄》范圍內的鍋爐系統，安全閥與鍋筒、過熱器、再熱器、鍋爐內管道之間均不允許設置截斷閥。

（3）壓力容器安全技術規范。《固定式壓力容器安全技術監察規程》（TSG 21-2016）規定，超壓泄放裝置與壓力容器之間一般不宜安裝截斷閥，對于盛裝毒性危害程度為極度、高度、中度危害介質，易爆介質，腐蝕、黏性介質或者貴重介質的壓力容器，為便于安全閥的清洗與更換，經使用單位安全管理負責人批準，并且制定可靠的防范措施，方可在超壓泄放裝置與壓力容器之間安裝截斷閥，在正常運行期間，截斷閥必須加鉛封或鎖定以保證全開，截斷閥的結構和通徑不得妨礙超壓泄放裝置的正常泄放。《移動式壓力容器安全技術監察規程》（TSG R0005-2011）的規定與之一致。

（4）壓力管道安全技術規范。《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》（TSG D0001-2009）規定，管道與安全閥（爆破片）之間一般不宜設置截斷閥。管道與安全閥之間的連接管和關鍵的孔徑，其截面積不得小于安全閥的進口截面積，其接管應短而直，安全閥入口管道的壓力降小于安全閥整定壓力的3%。

通過分析安全技術規范的規定，可見，鍋爐設備與安全閥之間不得設置截斷閥。壓力容器、壓力管道與安全閥之間不宜設置截斷閥，如需設置須滿足若干條件。

2 相關標準規范的規定

2.1 安全閥相關標準規范

《承壓設備安全泄放裝置選用與安裝》（GB/T 37816-2019）規定安全閥的選用與安裝應符合相應安全技術規范的規定，其關于截斷閥設置的具體要求與《安全閥安全技術監察規程》一致。《石化工業用壓力釋放閥的尺寸確定、選型和安裝 第2 部分：安裝》（GB/T 24921.2-2010）的規定可以總結為：（1）在安全閥進出口管道上安裝截斷閥應不違背國家的法律或規范要求；（2）對于安裝截斷閥后的潛在危險，必須有適當的控制措施，如用戶應定期檢查截斷閥的啟閉狀態及鎖定或鉛封的狀態，確保承壓設備正常運行時截斷閥處于全開的鎖定狀態；（3）應確保承壓設備與安全閥間的管件、截斷閥等造成的壓力損失不超過安全閥整定壓力的3%；（4）截斷閥應正確選擇和使用，應有閥門鎖定裝置以確保不危及系統的安全。截斷閥應為全通徑閥門，通徑最小流道面積不得小于安全閥入口截面積。可選用閘閥、球閥等閥門產品，其壓力等級應與安全閥一致；（5）在截斷閥和安全閥之間應設置泄放閥，以便操作時泄放之間的工作介質。

2.2 壓力容器相關標準規范

《壓力容器 第1 部分：通用要求》（GB/T 150.1-2011）規定容器與泄放裝置之間一般不宜設置中間截斷閥。對于連續操作的容器，可在容器與泄放裝置之間設置截斷閥專供檢修用。容器在正常工作期間，截斷閥應處于全開的位置并鉛封。

3 如何設置截斷閥

3.1 設置截斷閥應考慮的因素

對于確需在壓力容器、壓力管道與安全閥之間安裝截斷閥的情況，須滿足以下要求。

（1）確保在承壓設備正常運行時截斷閥處于全開狀態，以免安全閥被隔離在壓力系統之外，導致其失去超壓保護的作用。為保證這一點，應選用具有全啟鎖定或鉛封功能的截斷閥，在日常操作中，應定期檢查并記錄截斷閥的狀態。

（2）確保安全閥與承壓設備間的截斷閥、管件等造成的壓力損失不超過安全閥整定壓力的3%，使安全閥能完全實現超壓泄放的作用，避免排放時發生頻跳、顫振等問題，導致排放不暢或安全閥故障。因此，應充分考慮壓力損失，截斷閥須選用球閥、閘閥等全通徑閥門，其公稱通徑不得小于安全閥公稱通徑，其最小流道面積不得小于安全閥入口截面積。

（3）安全閥與截斷閥之間應設置泄零閥，以便在拆除安全閥之前泄放出二者之間的工藝介質，泄放閥出口應根據介質情況排向安全處，確保操作安全。

3.2 設置截斷閥技術方案

承壓設備安裝單一安全閥時，典型的截斷閥設置方案如圖1 所示，由安全閥、帶鉛封或開啟鎖定裝置的截斷閥、泄零閥、管路附件等組成。當需要離線檢修或校驗安全閥時，將入口處截斷閥關閉，即可將安全閥從承壓設備上拆除進行檢修或校驗。

圖1 無在線備份安全閥進出口截斷閥的典型安裝示意

由于需設置截斷閥的往往是有毒、易燃、易爆、黏性、貴重介質或需要長期連續運行的場合，許多情況下會同時設置在線備份安全閥。在線備份是指在同一工位上設置的安全閥數量大于所需數量，多余的安全閥稱為在線備份安全閥，通常采用1 主1備方式。備份安全閥通常與系統壓力隔離，僅在需要時才投入使用。在實際操作中，通過交錯安排在用安全閥和備份安全閥的檢修和校驗周期，即可保持承壓設備上始終有至少1 臺安全閥有效。對于有備份安全閥的，除可并列采用圖1所示方案外，還可用滿足要求的三通截斷閥方案（圖2）或三通切換閥方案（圖3）。

三通切換閥專門為充分發揮安全閥的作用而設計，與三通截斷閥相比，具有壓力損失小、可實現在線切換、可避免誤操作的優點，其被設計為閥芯在任何位置時至少有1 臺安全閥介入系統壓力，因此可從根本上解決正常運行中的誤關閉問題。三通切換閥一般由安全閥企業配套提供，按照結構可以為分為截止型（圖4）、旋轉型（圖5）、球型（圖6）三類。該方案總體結構更加緊湊，同時由于避免了直角彎頭和管路附件，使得壓力損失進一步降低。

1.承壓設備 2.安全閥3.出口管道 4.連接管路5.三通截斷閥 6.泄零閥

圖5 旋轉型三通切換閥

圖4 截止型三通切換閥

圖6 球型三通切換閥

4 結語

鍋爐系統承壓設備與安全閥間不允許設置截斷閥。

壓力容器、壓力管道與安全閥之間一般不宜設置安全閥，確需設置的，須在工程設計或改造時考慮避免誤操作導致安全閥被意外隔離、安全閥充分發揮作用、避免造成安全閥故障、操作安全性等因素，在工藝設計、截斷閥選型、管理與維護方面考慮全面，確保安全生產。

對于須設置截斷閥的特殊場合，建議采取安全閥在線備份措施，確保始終有安全閥發揮超壓保護的作用，使生產裝置能夠長周期連續、安全地運行。