关于我国安全阀型式试验现状的讨论

孙 琦　赵昆玉　谢青延

（深圳市特种设备安全检验研究院　深圳　518109）

关于我国安全阀型式试验现状的讨论

孙 琦赵昆玉谢青延

（深圳市特种设备安全检验研究院深圳518109）

安全阀型式试验是安全阀产品质量安全的有力保障，在社会发展、新的经济形态形成以及新的特种设备安全形势下，安全阀型式试验如何为安全阀产品质量安全提供技术保障，切实做到型式试验为特种设备安全服务、为经济建设服务，是我们当前型式试验工作者一直思考的问题。本文将就我国安全阀型式试验现状进行浅论。

安全阀型式试验样品检验抽样规则核准规则蒸汽介质

1979年3月28日凌晨4时，美国宾夕法尼亚州的三里核电站，发生因水泵故障而导致堆芯失水融化放射性物质外逸的重大事故。事故发生后，全美震惊，核电站附近20万居民恐慌撤离。时任美国总统吉米卡特随后宣布“美国不会再建设核电站”的决定。1979年以后，美国放弃了核电，拟建设的120座核电站全部取消。在事后的事故调查中，有一个间接事故原因之一就是核反应堆的超压保护装置——安全阀在动作时发生了卡阻，未完全打开。此事件引起美国政府的高度重视，为了加强安全阀的监管，在美国锅炉压力容器委员会（NBBI）成立了压力释放装置型式试验部门，并在全世界首先开展安全阀型式试验。

我国的安全阀型式试验开展工作始于上世纪90年代，在当时的计划经济时代下，原机械工业部委托国营企业上海阀门厂履行安全阀型式试验的职责。随着国家经济体制由计划经济向市场经济转变，国营体制纷纷改制，原有的监管模式也发生改变，机械工业部职能的划转，新的监管模式的产生，以及《安全阀安全技术监察规程》、《中华人民共和国特种设备安全法》的逐步颁布，我国的安全阀型式试验监管工作迎来了新的挑战。

安全阀型式试验是安全阀产品质量安全的有力保障，一直以来，国家相关监管部门对安全阀的产品质量安全高度重视。在社会发展、新的经济形态形成以及新的特种设备安全形势下，安全阀型式试验如何为安全阀产品质量安全提供技术保障，切实做到型式试验为特种设备安全服务、为经济建设服务，是当前型式试验工作者所面临的一个极其严峻、亟待解决的问题。

1　型式试验现状及存在的问题

笔者在近几年的安全阀型式试验工作中，有以下一些体会，借此与大家分享。

1.1缺少型式试验检验规则

目前，国内安全阀型式试验检验法律层次的体系文件依次为：法律（《中华人民共和国特种设备安全法》）、安全技术规范（《安全阀安全技术监察规程》）、标准（《安全阀 一般要求》）。

对比其他特种设备，如锅炉的安全技术规范体系中，除了《锅炉安全技术监察规程》外，还有《锅炉定期检验规程》，通过《锅炉定期检验规程》，来完善《锅炉安全技术监察规程》，规范特种设备的检验程序。而安全阀型式试验缺少了检验规则来规范其日常检验工作。

在安全阀型式试验中，《安全阀安全技术监察规程》（以下简称《监察规程》）作为纲领性指导文件，型式试验仅仅是《监察规程》的一小部分内容，对型式试验所涉及内容、项目仅作一般性要求，其深度、广度未作刚性要求，各型式试验机构根据各自对法规标准的理解，在不少于《监察规程》项目要求的基础上制定各自的检验细则，导致评判的准则上存在一定差异。

如《监察规程》在D1.2样品检验与试验中规定第（3）原材料的质量，包括化学成分、力学性能符合要求。这里有几个问题未明确：

1）原材料的检验应包括部位，如：阀杆、密封面、阀座、导向套等；

2）化学成分检验是定量还是定性；

3）在现有技术条件下无法开展实物检验，原材料资料审查是否可以代替实物检验。

类似于这样的问题目前在安全技术规范和标准中都未作具体、统一规定，各型式试验检验机构按各自能力与对安全技术规范和标准的理解来制定相应的检验细则。各型式试验检验机构在资质评审时对检验细则的审查更无具体规定，也不可能有统一的内容。因此，类似于这样的检验项目每个检验机构在其深度和广度上肯定是不同，检验质量也良莠不齐。

1.2 安全技术规范与相关标准部分要求不一致

安全阀型式试验是通过安全阀样品检验的符合性来确定样品所覆盖全部产品的质量安全性。因此，样品选取的规则很重要。

《安全阀安全技术监察规程》D3安全阀型式试验抽样规则中规定：用于型式试验的安全阀按名称、型号（结构）随机抽取2件不同规格的样品（一般应为大直径、低压力和小直径、高压力的组合）进行型式试验。

1）按名称、型号（结构）如何确定，相关安全技术规范和标准中都未作具体、统一规定，各型式试验检验机构按各自的理解来制定相应的抽样规则；

笔者在检验中发现，按ASME标准生产的安全阀以阀座结构形式来看，同名称、同型号的安全阀在不同的压力等级下，其阀座的几何形状结构形式都大相径庭。如何界定名称、型号（结构）不同就非常重要。对此，笔者认为应该有明确、细致的规定予以明确名称、型号（结构）是如何确定的。

2）《安全阀安全技术监察规程》规定：……随机抽取2件不同规格的样品进行型式试验。可以看出，按安全技术规范的规定，2只即可。

作为技术支持标准的GB/T 12241—2005《安全阀一般要求》（等同于ISO4126-1）以及ASME相关样品要求为9台，具体要求如下：

（1）GB/T 12241—2005中5.2.2.4、5.2.3.3规定：

①对动作性能试验样品抽样规定：

对每一通径的被试阀门，应采用3种有较大差别的弹簧进行试验。当需要对一个通径的阀门进行3种压力的试验时，可以在一台阀门上用3种有较大差别的弹簧来进行，也可以在3台同样通径的阀门上以3种有较大差别的整定压力来进行。

②对排量性能试验样品抽样规定：

对一给定的阀门设计应以3种通径，每一通径以3种不同的压力来进行试验。但当该通径数不多于6种时，则试验的通径数可减为2种。

当一个通径系列所包含的通径数从小于7种扩展到大于或等于7种时，则应对3种通径的阀门进行总共9种试验。

可以看出，对于动作性能试验，同一通径采用3台阀门法，而对于排量性能试验针对同一类型的阀门，不同的尺寸及整定压力而采用9台阀门法。

（2）ASME PG-69.2中规定了不同抽样规则

采用排放系数法时，对于每种型式的阀门，安全阀或安全泄放阀制造厂应对每三种不同的尺寸至少提供3个阀门（总共9个）供试验用。某一尺寸的每个阀门应在该阀门的使用压力范围内的不同压力下进行整定，或者在试验场所的试验设备所能提供的压力范围内的不同压力下进行整定。

这里9个阀门是指每三种不同的尺寸中每个阀门有三种不同的整定压力，这样合计是9只阀门，也就是俗称的9台阀门法。

从以上对比分析可以看出GB/T 12241—2005与ASME在取样规则上本质上是基本一致的。

作为安全技术规范的《安全阀安全技术监察规程》要求低于技术标准。笔者了解到：《监察规程》是2006年制定，当时考虑到历史和现实原因，为减轻企业负担，结合通用阀门的相关规定，制定了此抽样规则。

但从这近10年的使用情况来看，《监察规程》抽样规则的运用还是存在以下问题：

首先，采用的排量系数法是通过样品的排量系数来确定该系列产品的排量系数。在《安全阀 一般要求》中对试验数据的确认还有以下规定：

应将进行试验的9个阀门的系数KD（单独排放系数）的平均值乘以0.90作为此种型式阀门的排放系数KD，每个单独的排放系数KD与所求得的平均系数的偏差应在±5%范围内。对于不满足上述要求的阀门，授权观察员应要求另取两个阀门替代偏差超过±5%范围的每个阀门进行复试，但替代的阀门总数不得超过四个。如果仍有一个阀门的系数KD与新平均值（不包括换下的阀门）的偏差不在±5%范围内，则对这种型式的阀门拒绝认证。

显然，如果样品数量是2台，这个“每个单独的排放系数KD与所求得的平均系数的偏差应在±5%范围内”就意义不大了。

在ASME中，还有一个潜在含义：排放系数是该系列阀门固有的系数，不会改变，每一种系列的安全阀排量系数是唯一的值，所有该系列安全阀测试的排量都应在±5%范围内。

举一个例子，现有同一系列2只安全阀，厂家设计图纸排量系数设计为0.75，经测试一只为0.76，另一只为0.89，排量系数平均值0.825。针对这样的测试结果，由于我国现有判定标准GB/T 12243—2005《弹簧直接载荷式安全阀》没有对排量系数作出具体指标规定，在满足（大于）设计图纸0.75的前提下，该阀门即可能判定为合格。但在ASME中，该试验数据代表并不仅仅是样品，还代表该系列产品，即便排量系数都大于设计图纸0.75，但不满足都应在±5%范围内，测试结果不合格。在这过程中，9台阀门的测试数据比2台阀门数据更有合理性、代表性。

更重要的是，标准还规定：对新设计或专门设计的阀门，仅制造一个通径而有多个整定压力时，应在4种不同整定压力下进行试验。这些试验压力应能代表阀门使用的压力范围，或由试验设备的能力来决定。根据这4次试验测定的排量作出对应于进口绝对压力的图点，并通过这4点和0-0点作一直线。如果不是所有的图点都落在该直线斜率的±5%范围内，独立监察机构将要作补充的试验，确信满足这一要求为止。如果仅取2台阀门，这条直线就只有两点，不存在其他点是否在“该直线的±5%范围内”，该判定方法无法使用。

因此，作为指导性纲领性的安全技术规范与技术支持的技术标准在核心关键技术问题上应统一。

1.3实验室能力建设方面

实验室能力建设是检测质量的保证。在TSG Z7004—2011《特种设备型式试验机构核准规则》第二章基本条件第六条第三款要求：具有与其承担的型式试验相适应的工作和试验场地、检验试验仪器设备与测量工具等手段。

同时，在其附件D中D1.2对气体、液体、蒸汽不同的检测项目的检测设备要求提出具体、明细的要求。

目前，国内三家型式试验机构硬件试验能力参差不齐，主要差异及问题在是否具备蒸汽试验介质能力上，具体如下：

1）按《特种设备型式试验机构核准规则》第二章基本条件第六条第三款要求，有蒸汽型式试验资质就要有相应的检验试验仪器设备与测量工具，甚至在其附件D中作明细规定。但目前仅深圳市特种设备安全检验研究院具备蒸汽试验装置。

在《特种设备型式试验机构核准规则》第二章基本条件第六条中仅提出两种情况可以委托：

A、无损检测项目；

B、其他规定允许外委。

目前，未见相关规定允许蒸汽介质型式试验项目外委。

2）是否一定要用蒸汽介质开展型式试验检验。型式试验的可靠性保证就是试验条件与使用条件的尽可能的高度一致，蒸汽介质用安全阀试验介质条件应当是蒸汽，一切试验条件与使用条件的不符都会造成可靠性的偏差。

蒸汽介质型式试验与空气介质型式试验除在介质不同外，其合格的判定标准也不尽相同，蒸汽介质的要求高于空气介质。因此，在GB/T 12241—2005中5.2.2.1规定：用于蒸汽的阀门，应采用蒸汽进行试验。美国ASME也作出明确规定。美国国家锅炉压力容器委员会（NBBI）的压力释放部门作为全球领先型式试验试验室，具备蒸汽、空气及液体试验介质，其先进性、合理性不容置疑。

1.4蒸汽介质型式试验检验常见问题

蒸汽用安全阀与空气用安全阀，表面上是使用介质的不同，实质上是使用设备的不同，进一步是蒸汽动力锅炉与压力容器安全体系要求的不同。以影响锅炉安全的安全阀超压比为例，同为蒸汽介质，ASME第一卷（蒸汽动力锅炉）与ASME第八卷（压力容器）作出不同的规定。

ASME第一卷（蒸汽动力锅炉）：排放压力≤1.03倍整定压力；

ASME第八卷（压力容器）：排放压力≤1.1倍整定压力。

我国GB/T 12243—2005针对蒸汽介质用安全阀，未分锅炉、压力容器用，统一规定：排放压力≤1.03整定压力；对于空气介质或其他气体用安全阀：排放压力≤1.1整定压力。

从我国安全阀安全体系要求来看，用空气介质用安全阀（排放压力≤1.1整定压力）用到锅炉上（要求排放压力≤1.03整定压力），就可能发生超压事故。从数据统计的角度来说，目前，我国安全阀制造厂家约100余家左右，从近5年来看，使用蒸汽介质进行型式试验的国内安全阀制造单位不超过8家。同时，国外安全阀厂家取中国制造许可全部进行蒸汽介质型式试验，众多的国内安全阀厂家，大量用空气介质代替蒸汽介质进行型式试验。

值得可喜的是，国内全部在建的核电站，所有蒸汽用安全阀无一例外全部用蒸汽进行型式试验。

2　建议

1）制定《安全阀型式试验规则》。随着社会的发展、科技的进步，特种设备的安全需要从业人员更详尽、更规范的开展安全阀型式试验，因此，笔者建议尽快制定《安全阀型式试验规则》。

2）安全技术规范与标准部分要求一致。为确保型式试验检验质量，建议修改《安全阀安全技术监察规程》的相关抽样部分内容，一方面以便与国际接轨，另一方面保障了特种设备安全。

3）加强实验室能力方面建设。随着我国经济社会的高速发展，人民对特种设备的安全要求越来越高，像安全阀这种关键设备，一旦因型式试验把关不严，出现系统风险，其后果不堪设想。

4）严格执行标准。针对蒸汽介质用安全阀，不论从标准要求来看，还是从国际惯例来看，应采用蒸汽介质来进行型式试验。

5）加强型式试验，必要时进行抽检。安全阀型式试验是安全阀产品质量安全的有力保障，为切实保障特种设备的安全，我们应加强安全阀型式试验的监管。

［1］GB/T 12241—2005 安全阀 一般要求［S］.

［2］TSG ZF001—2006 安全阀安全技术监察规程［S］.

［3］TSG Z7004—2011 特种设备型式试验机构核准规则［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

孙琦（1973～），男，本科，高级工程师，从事承压类特种设备锅炉、压力容器、压力管道检验及安全阀型式试验工作。

2015-12-25）