安全阀安全使用存在部分问题分析

孙 琦 韩 笑 郝莹莹

（1.深圳市特种设备安全检验研究院 深圳 518029）

（2.中海石油（中国）有限公司深圳分公司白云天然气作业公司 深圳 518000）

（3.中国环球工程公司新疆分公司 乌鲁木齐 830000）

安全阀安全使用存在部分问题分析

孙 琦1韩 笑2郝莹莹3

（1.深圳市特种设备安全检验研究院 深圳 518029）

（2.中海石油（中国）有限公司深圳分公司白云天然气作业公司 深圳 518000）

（3.中国环球工程公司新疆分公司 乌鲁木齐 830000）

本文从安全阀型式试验及日常使用监管的角度出发，针对目前我国安全阀安全使用现状提出不同的看法，具体如：安全阀在制造环节的超范围生产问题；安全阀校验条件与现场使用的条件的不同；安全阀的生产、使用监管的部分环节的脱节或缺失，使安全阀产品质量安全隐患凸显。对此，本文根据多年来安全阀的型式试验及使用监管的体会，提出了安全阀推行分类管理、关键设备用安全阀增加检测项目等解决方法，以供广大特种设备从业人员共同讨论！

安全阀 型式试验 整定压力 回座压力 开启高度

安全阀是承压类特种设备重要的安全附件之一，安全阀的安全使用对锅炉、压力容器以及压力管道的安全使用至关重要。为此，我们国家相关监管部门在安全阀的制造环节实行制造许可制，使用环节针对不同的特种设备种类在相关的安全技术规范中作出明确具体的技术监管要求。通过设计、制造、检验及使用过程的全方位监管，以确保安全阀的使用安全。安全阀使用状况总体上讲是满足特种设备安全生产需要的，但是，随着社会的发展、科技的进步，对安全阀安全生产监管的要求越来越高，新形式、新变化促使大家不断思考、不断改变，以应对安全生产的需要。

深圳市特种设备安全检验研究院是国内三家安全阀型式试验单位之一，同时，作为一个综合类的检验机构，还是锅炉、压力容器、压力管道以及安全阀校验的法定检验机构。因此，作为国内一家既是安全阀型式试验单位，也是锅炉、压力容器、压力管道以及安全阀校验的法定检验机构，他们对安全阀设计、制造、检验及使用过程的全过程都参与了监管。经过多年的工作实践，从型式试验及日常使用监管的角度出发，笔者对我国安全阀安全使用现状有不同角度的看法。对此，本文将予以阐述。

1 问题的提出

多年以来，由安全附件特别是安全阀所引起的特种设备事故有好多，在相关的事故调查中笔者发现一般多定性为使用环节造成。在安全阀全过程的监管中，其他环节是否就满足安全使用的要求，对此，笔者从设计、制造、检验及使用过程全方位进行思考，从不同的角度分析存在的问题，以确保特种设备的安全生产。

1.1 安全阀在制造环节的超范围生产问题

在安全阀的制造环节实行制造许可制时，监管机构是通过允许生产安全阀的种类、最大公称压力及最大公称通径等指标来限定生产许可范围的。就最大公称通径指标来说，目前国内安全阀监管针对安全阀最大公称通径根据《安全阀安全技术监察规程》［1］是这样规定的：型式试验证书允许最大公称通径覆盖范围为2倍试验样品公称通径。

目前，国内型式试验阀门样品通径最大能力如下：

1）蒸汽介质（目前仅深圳市特种设备安全检验研究院实验室具备蒸汽介质试验能力）被试安全阀最大公称通径≤150mm；

2）空气介质被试安全阀最大公称通径≤200mm；

这样，目前国内安全阀厂家具备生产许可范围应为：蒸汽介质安全阀最大公称通径≤300mm；空气介质安全阀最大公称通径≤400mm。

2011年，笔者参加了国家质检总局特设局组织的《2011年气瓶和压力管道元件制造单位监督抽查》。监督抽查中发现江苏、浙江两家国内著名安全阀生产厂家在其产品广告的宣传材料中出现超型式试验许可的安全阀介绍，在其生产车间有生产，厂家介绍为试制。由于社会发展的需要，有大口径安全阀的需要。但是，由于型式试验能力的制约，目前尚不具备条件。对此，相关监管部门在2015年专门组织专家解决此问题，但时至今日尚无相关法规、标准及文件对此进一步作出规定。

这样，从安全阀使用情况来看，存在有一定数量的在用及销售公称通径超过以上规定的安全阀。显然，这些安全阀就不在许可范围内。

但是，在使用环节的监管，大家只关注安全阀厂家是否有制造许可证，由于法规未对检验过程有型式试验资料审查的要求，是否在最大公称通径指标超范围生产就不能发现。

同样，在介质的许可范围也存在类似问题。安全阀的使用介质分为：蒸汽、气体及液体。同一只安全阀，使用不同的介质，其试验的方法与检验的合格指标都不同。以A48型全启式安全阀为例，如果安全阀铭牌上使用介质标注为蒸汽和空气介质，那型式试验中动作性能就应分别采用蒸汽和空气介质进行试验；检验的合格指标以回座压力（使用在压力容器上）为例：蒸汽介质≥90%整定压力；气体介质≥85%整定压力。显然，蒸汽介质安全阀的使用要求是高于气体介质安全阀的。但是，许多厂家未进行蒸汽介质安全阀型式试验或进行了试验但不合格，仅在气体介质安全阀型式试验合格后，取得气体介质安全阀制造许可。但是，在取证后生产的安全阀铭牌上，安全阀生产厂家因市场的需要，铭牌上不是仅标注气体介质，而是标注蒸汽和气体介质。同样，由于法规未对检验过程有型式试验资料审查的要求，是否在使用介质的超范围生产，同样也不能发现。

1.2 安全阀校验条件与现场使用条件的不同

在使用环节，大家通过安全阀的定期校验来确保安全阀在承压类特种设备的安全使用。但是，由于使用环境及使用条件的千差万别，检验手段的相对固定，安全阀校验方法与安全阀的使用环境存在一定的差异，这样的差异是否对安全阀的安全使用造成不良影响值得商榷。

●1.2.1 整定压力冷热态差异

类似于蒸汽介质使用的安全阀，由于蒸汽温度的影响和蒸汽排放过程中发生了相变，此类安全阀在校验环节与使用环节是有差异的。在日常校验时，很难具备使用蒸汽介质作为校验介质。目前，全国的安全阀校验单位无不例外都采用空气介质来校验蒸汽用安全阀。这样，由于温度对安全阀整定压力的影响就没有得到充分的考虑，势必会造成以下两个不利影响：

1）温度对弹簧刚度的影响使冷、热态存在整定压力偏差；

2）由于温度的影响，阀体及连接件与弹簧膨胀量不同；阀体及连接件呈直线膨胀，弹簧呈螺旋膨胀；阀体及连接件实际膨胀量大于弹簧膨胀量。这样，冷态校验时安全阀弹簧处于压紧状态，热态使用时，由于阀体及连接件膨胀量大于弹簧膨胀量，安全阀弹簧处于松弛状态，安全阀整定压力降低。

以上两原因造成蒸汽介质使用的安全阀采用空气介质用安全阀相同方法校验后，实际整定压力会低于校验压力。也就是在实际应用中，安全阀可能会提前开启。

●1.2.2 带附加背压安全阀的校验方法

在压力容器用的部分安全阀中，由于压力容器使用的介质为易燃、易爆和有毒、有害，笔者所采用的安全阀的排放方式为封闭式安全阀，其工作特点是安全阀排放不是排向大气环境，而是排放到一个封闭的系统或容器中，这个封闭的系统或容器是带有一定压力的。这样，针对此类安全阀，在日常校验中，同样不可能在一个背压的校验系统中进行校验，校验环境同样是大气环境下校验。这样，由于使用与校验环境的不同，也会造成整定压力的偏差。如文献［2］所述，会造成实际整定压力会高于校验压力。也就是在实际应用中，安全阀可能会延迟开启，造成压力容器超压甚至发生爆炸等恶性事故。

在国家相关安全阀标准GB/T 24921.1—2010《石化工业用压力释放阀的尺寸确定选型和安装》［3］中，针对此问题，为减少排放背压的对安全阀排放的影响，也提出一些措施予以控制，如针对背压大于10%整定压力的环境，应采用平衡式压力释放安全阀。但是，类似于氨制冷系统用安全阀，一方面背压并没有达到一定要求采用平衡式安全阀；另一方面，背压环境对整定压力又存在一定的影响；同时，由于容器使用的介质为易燃、易爆和有毒、有害，要求对安全阀的整定压力特别关注，这样，整定压力的偏差就让大家不得不加以重视。近年来，吉林、上海在氨制冷系统中发生的重特大事故、对人民群众造成的重大生命财产损失，对此，不得不再次敲响警钟、关注此类安全阀的使用安全。

1.3 安全阀的生产、使用监管的部分环节的脱节或缺失

●1.3.1 关键技术指标检验的缺失，难保安全阀产品质量安全

GB/T 12243—2005《弹簧直接载荷式安全阀》［4］规定评价安全阀性能的指标有：壳体强度、密封性能、整定压力、排放压力、回座压力、阀杆开启高度、排放过程机械特性以及排放系数共8项指标，在安全阀出厂时需进行壳体强度、密封性能、整定压力3项指标检测；在使用环节特检机构进行检验时，根据《安全阀安全技术监察规程》的规定，仅进行整定压力和密封压力2项指标的测试。这样安全阀非常重要的5个指标就从其设计到报废都不进行检测，其可靠性可以想象。

以安全阀阀杆开启高度为例，当阀杆开高不够，安全阀不能达到全排放状态，安全阀排放量就达不到设计要求，承压特种设备就会发生超压甚至爆炸等恶性事故。尤其是大型电站锅炉、高危介质压力容器用安全阀尤为重要。但是，类似于开高这些关键技术指标检验的缺失，使安全阀产品质量安全难以保证。

近年来，深圳市特种设备安全检验研究院受广东省质监局的委托进行了广东省安全阀产品质量抽查。样品抽查范围为广东省省内销售领域，检验项目主要为：密封性能、整定压力、排放压力、启闭压差、开启高度及机械特性，抽查批次30批次。根据抽查结果，把安全阀部分主要性能技术指标的检测结果统计见表1、表2：

表1 2011年安全阀抽检项目合格率情况表

表2 2012年安全阀抽检项目合格率情况表

从统计可以看出，安全阀单项指标合格率较低，考虑此三项因素叠加，其合格率2011年、2012年分别为：26.7%、33.3%。由此可见，安全阀产品质量安全形式不容乐观。

●1.3.2 缺乏型式试验报告审查，造成隐患的凸显

在安全阀的生产、使用部分监管中，由于发证机构与使用监管机构的脱节，使安全阀产品质量安全隐患凸显。以蒸汽用安全阀启闭压差为例，根据文献［4］相关要求，对于蒸汽动力锅炉用安全阀在整定压力＞0.4MPa时，启闭压差规定为≤7%整定压力（等同于于ASMI要求）；对于直流锅炉、再热器和其他蒸汽设备用安全阀在整定压力＞0.4MPa时，启闭压差规定为≤10%整定压力（类似于ASMⅧ要求）。在型式试验时，同样为蒸汽用安全阀，按启闭压差规定为≤10%整定压力的取证安全阀就不能用到按启闭压差规定为≤7%整定压力的蒸汽动力锅炉上。但是，型式试验证书根本就无法细化把7%与10%的区别体现出来，也就是说，型式试验证书无法反映相关基本信息，唯有通过型式试验报告的审查才能区别并加以对待。但是目前，检验没有型式试验资料审查的要求，问题无法暴露，使安全阀产品质量安全隐患凸显。

也许会有人提出就3%的差别，有这么严重？在电厂电站锅炉安全阀如果不能及时回座，严重会影响锅炉机组“解列”，直接影响电厂及电网的安全、稳定运行。这也是为什么国内各大电力公司不敢采用国产安全阀的原因之一。目前在用的300MW以上的蒸汽动力锅炉用安全阀都为国外进口。安全阀确如此需要进一步发展。

2 建议

2.1 超范围生产的监管

安全阀实行的是生产许可制，每个授权厂家的生产范围是明确确定的。但是正如前面所述，由于只关注安全阀厂家是否有制造许可证，加之法规未对检验过程有型式试验资料审查的要求，是否超范围生产就不能发现。此外，由于安全阀厂家的生产许可证是质检总局特设局相关单位颁发，地方质检部门与安全阀厂家没有业务关系。2011年，在特设局组织的安全阀产品质量“飞行检查”中，许多当地质检部门甚至不知道辖区内有安全阀生产厂家，总局发证机构相关部门由于各种原因，也不可能经常性进行相关监督工作，这样就造成安全阀制造厂家除4年换证与监管机构有业务来往外，其他时间缺乏必要的联系。一定程度上形成监管的缺失。

对此，建议针对安全阀产品应进行分级管理制度，针对那些重要、关键设备用安全阀，对制造环节可引入监督检验的方法，制定相关的规则，并严格加以实施，这样对安全阀的产品质量，能得到很好的保障。

在使用环节的实际操作中，要求出厂技术资料附带型式试验报告、证书资料等，在承压特种设备检验的资料审查环节增加型式试验资料审查，在承压特种设备检验报告中明确显示，这样，以上问题就可能可以得到很好解决。

2.2 安全阀校验方法与使用环境的差异

关于整定压力冷热态差异及带附加背压安全阀的校验方法的问题，解决此问题可以通过两方面解决：

1）针对此类安全阀及使用条件，可以通过安全阀制造厂家通过一定的试验数据，提供相应的修正系数，以保证准确的检验；该项工作在文献［5］中有“冷态试验差压力”的概念提出，但在实际工作中没有得到很好的运用。

2）严格执行相关规程的要求，强化安全阀在用期间的阀门“实跳”验证工作，在完成安全阀校验并安装完成后应进行安全阀“实跳”并及时调整。

2.3 安全阀推行分类管理，关键设备用安全阀增加检测项目

建议根据安全阀重要程度的不同，对安全阀进行分类管理。

在深圳特检院开展的国家质检总局课题《安全阀阀座结构形式对排放性能影响的研究》2013QK268于2015年10月完成科研结题，在研究过程中，笔者发现，一般情况下，只要在安全阀阀杆达到规定开高的情况下，安全阀常规的阀座结构形式都会满足安全技术规范的排放量要求。这样，在使用环节，可以通过开高来确保排量的满足。

笔者建议在完成大型电站锅炉、三类压力容器安装后进行类似于全性能试验的检验，具体为：整定压力、回座压力、开启高度、排放压力和密封性能。这样，通过整定压力，保证安全阀及时开启；通过回座压力，保证安全阀及时关闭，确保电站安全运行；通过开启高度、排放压力，保证安全阀排量满足要求。由于以前技术条件的限制，安全阀的日常校验仅限于整定压力和密封性能。随着科学技术的进步，以上几个指标通过一定的技术创新，也能轻松实现检测。例如，深圳特检院申请的ZL2013206263730实用新型发明《一种安全阀在线检测仪》有效的解决了以上几个技术指标的使用过程中的测试。

3 总结

安全阀在承压类特种设备的安全使用中非常重要。为确保其安全使用，2006年，制定了《安全阀安全技术监察规程》。但是，随着社会的发展、科技的进步，对安全阀安全生产、使用的监管要求越来越高，新形式、新变化促使大家不断思考、不断改变，以应对安全生产的需要。

［1］ TSG ZF001—2006 安全阀安全技术监察规程［S］.

［2］ 叶勤.克服变动背压对安全阀动作性能影响的新途径［J］.流体工程，1989（03）：17-21+64.

［3］ GB/T 24921.1—2010 石化工业用压力释放阀的尺寸确定选型和安装［S］.

［4］ GB/T 12243—2005 弹簧直接载荷式安全阀［S］.

［5］ GB/T 12241—2005 安全阀一般要求［S］.

Opinion on the Problem of the Relief Valve Safe Use

Sun Qi1Han Xiao2Hao Yingying3
（1. Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and Test Shenzhen 518029）
（2. CNOOC Shenzhen branch， Baiyun natural gas operation company Shenzhen 518000）
（3. HQC（Xinjiang） Company Urumqi 830000）

From the relief valve type testing and daily use of the regulatory point of view， this paper put forward different views on the current situation of the safety valve for safe use. For example， valve in the manufacturing sector over the range of production， the differences in safety valve calibration condition technique and different condition that used， production of safety valve， disjointed or partial absence of the use of the supervision. All of those put the valve product quality and safety problems highlighted. So， based on experience and the use of type testing of the safety valve for many years， this paper put methods of category management of a safety valve and the key equipment that increase safety valve testing program and so on. Purpose is to provide the professionals to discuss.

Safety valve Type test Seat pressure Re-seating pressure Lift

X933.4

B

1673-257X（2016）10-0041-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.10.010

孙琦（1973～），男，本科，高级工程师，从事承压类特种设备检验与安全阀型式试验检验等工作。

2016-07-01）