高校实验室压力容器技术安全管理探究

宁 信, 张 锐, 王满意, 翟春红

(南开大学 实验室设备处, 天津 300071)

随着高等教育事业的不断发展,实验室安全越来越引起人们的重视。在经历了诸多由危险化学品引发的实验室安全事故后,高校把更多的注意力和工作重点聚焦在危险化学品、危险废物、辐射等方面安全管理上,以实验室压力容器为主的特种设备安全往往被忽视。实验室压力容器作为一种危险性较高的常见特种设备,被广泛应用于高校理工科教学和科研实验室。一方面,压力容器具有高温、高压等危险特性,发生事故时可产生冲击波和介质损伤,危害极大[1]；另一方面,理工科实验室环境复杂,储存、使用大量有毒、易燃、腐蚀性危险化学品及电气设备[2],一旦发生安全事故,极易引起二次爆炸,后果不堪设想。设备的安全使用和规范管理是高校开展教学和科研工作的前提,更是师生生命财产安全的保障[3],因此实验室压力容器的科学、合理、规范化安全管理势在必行。

1 压力容器概述

根据国家质量监督检验检疫总局2014年修订的特种设备目录,压力容器是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1 MPa(表压)的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30 L且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150 mm的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2 MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0 MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60 ℃液体的气瓶、氧舱。

在高校理工科实验室,特别是从事生物和化学研究的实验室,随处可见不同种类的压力容器,如高压蒸汽灭菌锅、高压反应釜、储气罐、各种气瓶等。对于以高压蒸汽灭菌锅为主的固定式压力容器来说,由于多数设备的最高工作压力和温度均能达到目录所述要求,因此在判别时可以容积和内直径为主要指标,若容积小于30 L则可直接判定为不属于压力容器。

2 高校实验室压力容器技术安全管理存在的问题

2.1 安全宣传不够,无法持证上岗

目前,高校特种设备相关的管理制度相对欠缺,即使制定了相关的制度,实行的时间也较短。同时,属地管理部门、高校职能部门对特种设备相关法律法规的宣传不到位,很少有师生能够知晓何为特种设备,更无法判断哪些设备属于压力容器范畴。压力容器的供应商,在销售产品时,更多注重设备的性能和参数,对其特种设备的属性知而不言,从而造成了教职工和学生对压力容器的理解不充分,在安全上没有引起足够的重视。

根据《中华人民共和国特种设备安全法》等相关法规,特种设备作业人员和安全管理人员必须通过资格考核后方可从事相应的工作。由于师生对法规不熟悉,并没有意识到实验室常用的高压蒸汽灭菌锅属于特种设备范畴,造成没有及时参加相关培训与考试,无法持证上岗。

2.2 监管存在盲区,未能注册检验

压力容器属于特种设备范畴,既归口设备管理部门,也归口安全管理部门。由于各管理部门间职责划分不清晰,或者设备管理系统、申购流程等一系列原因,造成部门之间不能有效信息共享。经常会出现教师通过设备管理部门申购了压力容器,办理了固定资产入账,但是却没有去安全管理部门办理特种设备备案的情况[4],造成大量压力容器没有办理注册登记手续,使得高校职能部门无法掌握学校的特种设备数量。同时,压力容器在生产、销售、使用等过程脱节,仅有极少部分的压力容器厂家清楚其产品在销售区域的相关注册登记事宜。由于信息不畅等原因,属地质监部门无法掌控辖区内压力容器的流向信息,只有使用单位主动向质监部门备案,质监部门才能掌握压力容器数量等信息,否则属地质监部门完全不知,压力容器监管存在盲区。

很多使用单位存在“我不上报,你不知道”的侥幸心理,申购压力容器后不主动办理注册登记手续,一直“无证使用”。其中有些压力容器由于购买时间较长,出厂资料丢失或缺失,无法补办注册登记手续,只能进行报废处置。

2.3 购买数量激增,检验管理复杂

随着“双一流”战略的实施,高校人才引进速度不断加快,经费投入不断增加,理工科实验室压力容器的购买量增长十分迅速。以南开大学为例,2014年以来我校实验室购买高压蒸汽灭菌锅的数量呈现逐年上升的趋势,如图1所示。

图1 实验室压力容器采购数量变化情况

不同类别的压力容器检验周期不同,即使相同类别的压力容器,由于出厂时间、投入使用的时间不同,检验周期差别也很大。以高压蒸汽灭菌锅为例:安全阀的检验周期为1次/年,压力表的检验周期为1次/半年,本体的检验时间需要根据设备的出厂时间、具体的使用情况进行确定。新购置的压力容器注册登记后,当出厂监督检验(或进口监检)日期达到“3年减1天”的时候就需要进行首次检验。例如,某实验室购买了一台容积为50 L的高压蒸汽灭菌锅,监督检验报告上记载的监检日期为2015年12月12日,那么该台压力容器的首次定检日期则为2018年12月11日,之后的检验日期则根据检验机构评定的安全状况等级确定,如图2所示。

图2 不同安全状况等级压力容器的检验周期

使用单位需要在检验有效期届满前一个月向检验机构提出报检申请。在此期间,安全阀和压力表仍需要按照规定周期进行检验。由于各自检验周期不同,实验室往往忽视安全阀、压力表的检验,产生检验漏洞,造成一定的安全隐患[5]。尤其是安全阀等装置,如果长期使用不进行校验,起跳压力很容易变大,若达到最高压力时无法起跳泄压,则极易造成爆炸。同时,由于高校职能部门和各实验室人手有限、经费不足,以及一校多区的运行模式,使得压力容器的管理难上加难。

2.4 使用频率较低,维护成本偏高

近年来,交叉学科兴起,越来越多的化学实验室在研究中涉及生物方面的实验,使得原本无使用需求的高压蒸汽灭菌锅等压力容器成为当前课题的必要设备。由于对本校和学院范围内仪器设备的持有和使用情况缺乏了解,借用其他实验室的压力容器存在使用时间不自由、可能产生交叉污染风险等原因,许多实验室纷纷各自购买压力容器。当前课题研究结束后,新课题可能不再需要这些设备,之前购置的压力容器几乎不再使用。有些课题组“重购买而疏管理”,不再使用后将其堆放在实验室,长期占用有限的实验室空间。

压力容器在停用期间,如果不进行科学合理的保养与维护,其损坏的速率会比使用时更快[6]。因此,长期处于停用状态的设备, 除非准备报废,否则也有加强维护的必要,不然再次启用时极易造成事故。容器闲置期间,若进行维护保养,则白白消耗了不必要的人力和财力；若放弃维护保养,则减少了设备的使用寿命。以实验室常用的高压蒸汽灭菌锅为例,大部分的设计使用年限在8年左右,虽然实际的可用年限会根据特种设备监督检验部门的检验来确定,但一般都不超过设计使用年限3年以上。由于使用效率低、设备共享性差等原因造成了压力容器等仪器设备资源的严重浪费。

3 解决路径与对策

3.1 加强宣传教育,建立技术档案

制定并完善特种设备相关管理制度,细化对压力容器的管理,配备专兼职管理人员、建立岗位安全责任制度,并根据实际需求制定事故应急专项预案。管理部门应定期组织安全教育培训并留好记录,确保作业人员持证上岗,且证书在有效期内(有效期4年,届满后可申请复审)。培训人员较多时,可以采用“请进来”的方式,邀请培训单位上门,方便师生培训、取证,减少不必要的奔波。同时,采用“走出去”的方式,组织各使用单位的压力容器作业人员和管理人员参加相关的安全管理论坛和培训班,相互交流使用和管理经验,取长补短。

使用单位应建立压力容器技术档案,其内容应包括:(1)产品设计制造文件及安装技术文件等(质量证明书、安装说明等)；(2)定期检验和日常检查记录；(3)日常使用状况记录；(4)安全附件及有关附属仪表的维护保养记录(安全阀、压力表检验报告等)；(5)运行故障和事故记录；(6)使用登记资料[7](登记证、登记表)。对于缺少资料的进行补全,无法补全技术档案的老旧设备应及时进行报废处理。

3.2 加快信息化建设,实现全生命周期管理

由于压力容器的管理是一项复杂、系统的工作,因此我们应加快信息化建设[5],对实验室购买的压力容器进行全过程全方位的闭环监管[8-9]。手机二维码技术具有信息量大、准确性高等优点,已经在高校压力容器的安全管理中得到了科学的应用[10],大大提高了管理效率和水平。

2018年我校启用了新的设备家具管理系统,将压力容器的全生命周期管理融入其中。实验室申购压力容器时,申请信息会流转至学校实验室技术安全管理部门,安全管理部门根据实验室人员持证情况、仪器厂家资质、实验场所环境等进行审查,审核通过后实验室方可购买。压力容器到货后,实验室需要在投入使用前或使用后30日内将注册登记的相关材料上交至安全管理部门,由安全管理部门统一到辖区质监部门办理注册登记手续,并将检验周期、使用年限等信息录入系统；注册手续办理完成后,实验室方可办理仪器设备固定资产入账,否则无法进行财务报销。

投入使用后,实验室根据系统设定的检验周期进行定期检验和维护保养。检验有效期即将届满或达到设计使用年限时系统会通过邮件或者短信向压力容器安全管理人员发送信息,提示其及时进行检验或报废,避免因超期未检、超期服役带来的隐患和危险,有效预防压力容器的安全事故。压力容器超过使用年限、有严重缺陷、检验不合格需要进行报废时,实验室首先向学校安全管理部门提出申请,安全管理部门在辖区质监部门办理完注销手续后,实验室方可办理设备报废手续。通过信息化手段,实现压力容器采购、注册、使用、检验、报废等的全生命周期管理。

3.3 实施设备共享,探索租赁模式

实施设备共享,减少因短期需求购置压力容器造成的浪费,解决重买轻管、使用效率不高的问题,使压力容器在有限的使用年限内得到高效的利用[11]。突破压力容器开发共享的瓶颈,通过搭建实验平台,发挥规模效应和品牌效应等手段[12],提高压力容器使用效率。

高校实验室作为使用单位,探索租赁模式,承租或者承包第三方的压力容器,并与产权所有者签订明确安全责任的租赁或者承包合同。相关的注册登记手续、安全技术档案、维护与保养等均由产权单位负责,使用单位只负责压力容器的日常使用,减少在注册、维护保养等环节上的人力和时间投入。

3.4 遵守操作规程,定期维护保养

压力容器在实际使用过程中可能会因为操作不当而引发问题, 甚至造成实验室安全事故, 因此压力容器的维护保养工作非常重要。使用时应严格遵照技术指标和规程操作,禁止超期服役和超负荷运行；应保持设备外表、安全附件无损坏；应定期自查,发现安全隐患及时消除,防止诸如安全阀等相关安全装置失效,造成安全事故。

对于压力容器数量规模较大的高校,可以利用实验室安全建设经费,每学期分批次进行安全阀、压力表的检验工作,以免一次性同时检验造成大量设备无法使用,影响师生的教学和科研工作。也可采取类似于电梯维保的形式,将压力容器的报检、定检、阀、表检验等一系列工作全部委托相关有资质的维保公司,专业人做专业事,可有效节省管理成本。压力容器数量不多的高校和实验室也可以自行维护保养。以天津地区为例,安全阀和压力表的检验过程需要7个工作日左右,对于从事科研工作的师生来说时间相对较长。因此课题组可额外购买一套安全阀和压力表,交替使用,节省在检验过程中的等待时间,以免影响科研进度。

4 结语

实验室是高校教学和科研的重要场所,随着校园安全日益受到教育主管部门和高等学校的重视,保障实验室安全已成为维护高校安全稳定的重要工作。压力容器技术安全管理作为实验室安全的基础内容,是工作的重点和难点。为确保教学科研安全有序进行,各高校应增强安全意识、采取有力措施、利用有效手段,进一步规范、细化压力容器的技术安全管理,杜绝实验室安全事故的发生,最大程度保障高校师生的生命和财产安全。