仪表与特种设备相关问题的探讨

2019-07-05夏余欢

石油化工自动化 2019年3期

夏余欢

(东华工程科技股份有限公司，安徽合肥230024)

在化工及石化装置中普遍存在大量锅炉、压力容器、压力管道，这些设备均收录于由原国家质量监督检验检疫总局制定的《特种设备目录》中，其生产(包括设计、制造、安装、改造、修理)、经营、使用、检验、检测和设备安全的监督管理均应在中国的特种设备法制监管体系下严格执行。国内特种设备法规标准体系如图1所示。

图1 特种设备法规及标准体系示意

从工艺设备及管道的范围和角度来说，狭义的锅炉、压力容器、压力管道等特种设备在执法部门的监督下，从生产制造至上线运行过程中的各个环节均能严格执行相关法律法规、标准规范的要求，确保合法、合规，大幅减少了特种设备事故的几率，保障了安全生产。化工及石化生产装置中的现场仪表设备通常与上述特种设备直接或间接连接，形成封闭系统，然而与特种设备相关的仪表设备在安全监管中却不够重视，是否应按特种设备处理也不够明确，湖北当阳“8·11”重大高压蒸汽管道裂爆事故的直接原因即为仪表设备问题。

1 锅炉相关的仪表设备

2018年7月国家市场监督管理总局办公厅下发了《关于开展电站锅炉范围内管道隐患专项排查整治的通知》(市监特函[2018]515号)(以下简称“515号文”)，该文中强调了电站锅炉范围内管道的设计、制造、安装、使用管理、检验检测等环节均应严格执行锅炉安全技术规范及相关标准，文中所指电站锅炉范围内的管道包括了三大管道(主给水管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管道)上的减温减压装置、流量计(壳体)等。

用节流装置类的差压流量仪表测量水及蒸汽的流量是一种经典方案，电站锅炉范围内三大管道上的流量计通常采用该方案。GB/T 10868—2018《电站减温减压阀》对减温减压装置产品的性能、技术要求、检验试验等做出了具体规定；节流装置的壳体主要由管道、法兰等组成，并无相应的产品制造标准，在此结合“515号文”中的相关内容探讨其应用时存在的安全隐患。

1.1 节流装置的选型

“515号文”对流量计(壳体)提出了重点技术要求：“原则上应由整段无缝钢管制成，不得存在异种钢焊接的环缝。特殊情况需要使用两截管段用环缝焊接流量计(壳体)的，应经锅炉设计文件鉴定机构书面同意”。锅炉三大管道的常用节流装置结构如图2所示。

根据上述技术要求，图2a)所示的径距取压长径喷嘴在实际应用中常作为首选的节流装置。图2b)所示的角接取压焊接喷嘴由于壳体存在环缝焊接，很难得到锅炉设计文件鉴定机构(如特种设备检测院)的书面认可，且对其进行无损检测时，由于节流件与焊缝处于同一截面上，影响焊缝的无损检测判定，检测人员无法出具焊缝检测合格的报告，因此目前不推荐在锅炉三大管道范围内使用。

1.2 节流装置的制造

“515号文”中要求流量计(壳体)采购时必须注明“要求按照锅炉部件实施制造过程监督检验”的要求，即制造单位应向经总局核准的具备锅炉或压力管道监检资质的检验机构提出申请，由检验机构按照安全技术规范和标准实施制造过程监督检验，合格后出具监检报告和证书。“515号文”实质上明确了三大管道的流量计(壳体)制造不同于其他场合应用的流量计，它应符合锅炉部件的标准规范要求，其制造过程和质量证明文件还应由合法的第三方监督并证明。

在TSG D2001—2006版《压力管道元件制造许可规则》中并未明确说明节流装置类流量计(壳体)是否属于元件组合装置范畴，但“515号文”明确提出流量计(壳体)属于压力管道的元件组合装置。根据特种设备及压力管道相关法规、规范，压力管道元件的制造单位资格为许可制，所以可理解为流量计(壳体)的制造单位应具备相应的许可品种和级别。据了解，截止目前大多数节流装置制造单位并未取得相关证书，很多地方也未对此发证，由于多数节流装置生产企业仅能采购具备资质的单位生产的法兰、管道等外协部件，再进行二次加工，其合规性尚无法保证，因此具体情况应符合当时的国家相关法规及规定，但仍须取得具备资质的检验机构出具的检验报告。

2 固定式压力容器相关的仪表设备

根据原国家质检总局2014年114号文中公告的《特种设备目录》及TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》(简称《大容规》)规定，固定式压力容器是指“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”。按照该定义，仪表与压力容器有关的设备或附件有可能作为气动阀附件的仪表空气储罐，以及双室平衡容器、侧装浮筒测量室等液位测量所使用的连通器，其中仪表空气储罐定义为压力容器已基本成为共识，但对连通器是否应列为压力容器目前尚无定论。按照《大容规》关于压力容器的定义，假定某内径等于150 mm的圆柱状连通器，当高度达到L=3×107/(π×752)=1 698 mm时，即可认为符合压力容器的尺寸定义。在国家监管趋严的背景下，如遇到存在争议的工况条件应用，建议要么通过调整方案加以规避，如选用尺寸、容积在压力容器定义范围之外的设备，要么采购符合要求的设备，否则势必留下监管隐患。

《大容规》中界定适用的压力容器范围包括压力容器本体、安全附件及仪表，同时也对相关测试仪表的选用、检定、安装做了基本要求。《大容规》中界定“压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件”属于压力容器本体，联想到与压力容器直接连接的仪表(无根部阀)，如法兰连接温度计、压力/差压的法兰式隔膜密封装置等，其共同特征就是仪表的法兰具有法兰盖的功能，具有承压盖属性，制造、检验所执行的标准，乃至制造企业资质在目前的设备采购过程中几乎不被关注。工程应用中，虽然很少出现因仪表法兰故障导致的重大事件，但诸如温度计焊缝不合格而折断、泄漏等情况还是屡见不鲜，实际上存在一定的安全隐患，如若处置不当或不及时，很难确保人员及财产的安全。

3 压力管道相关的仪表设备

2014版的《特种设备目录》中规定：“压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1 MPa(表压)，介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，且公称直径大于或者等于50 mm的管道。公称直径小于150 mm，且其最高工作压力小于1.6 MPa(表压)的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。其中，石油天然气管道的安全监督管理还应按照《安全生产法》《石油天然气管道保护法》等法律法规实施”。因此，化工及石化工程中大部分的管道均属于压力管道范畴，本文仅探讨工业管道中存在的问题。

根据上述压力管道的定义，与之相关的仪表设备主要包括控制阀、流量计。自原国家质检总局2007年下发《关于开展压力管道阀门制造专项整治试点工作的通知》(质检特函[2007]35号)后，国内的压力管道阀门制造单位基本实现了持证生产。TSG D2001—2006按照应用条件将阀门分为A1，A2，B三个级别，且相互不能覆盖，压力管道元件制造许可项目及其级别见表1所列。买方或用户在选用阀门时应尤其注意阀门产品所属的许可级别，阀门须由具备相应级别许可证的制造企业生产制造，按照相应的压力管道安全技术监察规程的要求接受监管，否则将给工程项目带来监管风险和安全隐患。

表1 压力管道元件制造许可项目及其级别

表1中特殊工况阀门指专用于电站、石油天然气及化工用高温高压管道、剧毒管道、低温管道和城镇燃气管道上的阀门；一般工况阀门指不属于特殊工况阀门的其他压力管道用阀门。

在化工和石化装置中使用的流量计，本质上也与压力管道元件相关，由于流量计种类繁多、结构各异，且并未收入《特种设备目录》，仅在前述的“515号文”中明确了电站锅炉三大管道上的流量计(壳体)属于压力管道元件组合装置，与该要求配合的相关标准尚未制定发布，因此后续是否扩大范围须待相关文件出台。

4 国外进口的相关仪表设备

原国家质量监督检验检疫总局在《关于承压特种设备制造许可有关事项的公告》(2012年第151号公告)中明确要求：进口锅炉、压力容器等的制造单位，以及压力管道用安全阀、爆破片的制造单位，均应取得特种设备制造许可。其他进口压力管道元件(如阀门)的监管，则需在首次进口时由总局核准的试验机构进行试验，在试验合格后方可在国内使用。

5 其他相关的仪表设备及附件

在某些设计单位的专业分工中，与设备、管道直接连接的仪表(如温度计)法兰紧固件等由仪表/自控专业负责，因此该部分材料的统计在仪表/自控专业设计文件中汇总。仪表/自控专业人员通常仅依据管材的要求选用相关的仪表设备及附件，对材料所涉及的法律法规、标准缺乏了解，只知规格参数，不知是否合法、合规。因此，在后续的采购工作过程中应特别注意制造企业的资质，情况允许时随工艺管道材料一同采购更为专业、可靠。除此之外，一些与仪表安装相关的管座/凸台及仪表动力管道(公称直径大于或者等于50 mm)等，也应重点关注其可能叠加的特种设备属性，必要时应提出相关的压力管道制造要求。