丁二喜 吳繼權(quán) 張元法

（深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院，深圳 518029）

對TS G Z F001-2 0 06《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的修訂建議

丁二喜 吳繼權(quán) 張元法

（深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院，深圳 518029）

從出廠檢驗、校驗設(shè)備、整定壓力的判定、校驗介質(zhì)、校驗程序和校驗周期等方面對TSG ZF001-2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的相關(guān)內(nèi)容進行了分析，并提出了修訂建議。

安全閥 整定壓力 比壓 修正系數(shù)

安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力而利用介質(zhì)本身的力來排出額定數(shù)量流體，以防止壓力超過額定安全值；當壓力恢復(fù)正常后，閥門再行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。作為承壓特種設(shè)備最重要的安全附件，安全閥被廣泛應(yīng)用于石油化工、燃氣、熱電等行業(yè)。安全閥產(chǎn)品的好壞，直接影響著設(shè)備的安全運行。

2006年發(fā)布的TSG ZF001-2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》對規(guī)范安全閥的設(shè)計、制造、型式試驗與校驗工作起到了重要作用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷進步，該規(guī)程中諸多條款存在不適用或無法實現(xiàn)的現(xiàn)象。本文主要對《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（一下簡稱《規(guī)程》）相關(guān)條款適用性進行進一步論證，以期為法規(guī)的修訂者提供參考。

1 出廠檢驗

《規(guī)程》附件B3.2規(guī)定：安全閥出廠檢驗項目包括耐壓試驗、氣密性試驗、整定壓力調(diào)整、密封試驗及合同規(guī)定的檢驗項目。同時B3.2條款規(guī)定了整定壓力調(diào)整、密封試驗的試驗介質(zhì)、試驗次數(shù)、試驗結(jié)果判定等，但對于調(diào)整的具體整定壓力值、密封試驗壓力值并未明確規(guī)定。

購置的安全閥是否能夠調(diào)整到需要的整定壓力、整定壓力偏差是否滿足標準要求、在需要的整定壓力調(diào)整后密封面是否具有良好的密封性能是安全閥用戶最關(guān)注的問題。如果安全閥用戶在其采購合同中明確提出了需求的整定壓力值，出廠試驗時只要將安全閥調(diào)整到用戶需求的整定壓力，并按照規(guī)程的規(guī)定取90%整定壓力或者整定壓力減0.03MPa作為密封試驗壓力。但由于安全閥所保護承壓設(shè)備運行工況的不穩(wěn)定，安全閥用戶往往提供的只是壓力等級范圍，而不能提供具體的整定壓力值，此時密封試驗壓力也無法確定。

對于安全閥密封的設(shè)計，密封面計算比壓q1、密封面必須比壓qMF、密封面許用比壓[q]之間應(yīng)滿足如下關(guān)系：

查閱閥門設(shè)計手冊，對于鋼、硬質(zhì)合金密封面安全閥的密封面必需比壓qMF按下式計算：

式中：PN——公稱壓力，MPa；

對于給定規(guī)格型號的安全閥，公稱壓力和密封面寬度為定值，因此密封面必需比壓為定值。

[q]與密封面的材料有關(guān)，不同的材料牌號其許用壓力不同，如20Cr13不銹鋼的許用壓力250MPa、鑄鐵HT200的許用壓力30MPa。

安全閥密封面密封比壓的設(shè)計原理如圖1所示，當介質(zhì)壓力為P時密封面比壓力q1按下式計算：

式中：Dm——關(guān)閉件密封面平均直徑，mm；

Ps——安全閥整定壓力，MPa；

P——設(shè)備正常運行壓力，MPa；

b——關(guān)閉件密封面寬度，mm。

圖1 平面密封安全閥在關(guān)閉狀態(tài)下作用力示意圖QT——彈簧力； DM——密封面平均直徑；b——密封面寬度

從q1的計算式可見，當整定壓力與設(shè)備運行壓力差值（Ps-P）越大，密封面比壓力q1越大；當整定壓力與設(shè)備運行壓力越接近，q1越小，亦越接近密封面必需比壓qMF。換言之，Ps-P越小，安全閥越難以保持密封性能。因此，Ps數(shù)值是安全閥密封性能的考量的一個重要標準。

另外，筆者在從事安全閥型式試驗的設(shè)計審查工作時發(fā)現(xiàn)，安全閥生產(chǎn)廠家在設(shè)計計算中針對密封面上的比壓計算時，湊數(shù)據(jù)的情況非常嚴重。比如某廠家的DN25、PN40安全閥，密封面平均直徑Dm＝23.5mm、密封面寬度0.3mm，其工作壓力取1.0MPa，整定壓力取1.81MPa，計算的q1為15.86MPa，剛好比計算的密封面必須比壓15.58MPa大一點。事實上，工作壓力取1.0MPa，整定壓力取1.81MPa本就不符合相關(guān)法規(guī)、標準的要求。例如，TSG G0001-212《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中對于額定工作壓力在0.8MPa～5.9MPa范圍的安全閥，其整定壓力最低值為1.04倍工作壓力，最高值為1.06倍工作壓力之間，該廠家選取的整定壓力明顯超過TSG G0001-212規(guī)定的整定壓力范圍。

建議《規(guī)程》附件B3.2中添加關(guān)于出廠檢驗中整定壓力值的確定條款，即“按合同規(guī)定進行整定壓力的調(diào)整，如合同中未明確規(guī)定整定壓力值，按選用安全閥壓力等級的最低值進行調(diào)整。”

2 校驗設(shè)備

圖2為《規(guī)程》附件E推薦的安全閥校驗系統(tǒng)（氣體）示意圖。E1.2條款規(guī)定：校驗氣源配有一定容積的儲氣罐，儲氣罐的容積應(yīng)當與校驗安全閥的用氣量相適應(yīng)，應(yīng)當不小于1m3；E1.4條款規(guī)定：校驗臺配有足夠容積的試驗容器；校驗臺上裝有兩塊規(guī)格相同的壓力表。

圖2 《規(guī)程》推薦的安全閥校驗系統(tǒng)（氣體）示意圖

通過行業(yè)內(nèi)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)90%以上的安全閥檢驗機構(gòu)配置的校驗設(shè)備用儲氣罐的配置不能滿足《規(guī)程》要求，很多安全閥校驗單位甚至未配置該類儲氣罐，且絕大部分校驗臺的試驗容器的容積低于0.015m3。

儲氣罐和試驗容器容積過小，會出現(xiàn)供氣量不足，從而在整定壓力調(diào)整時安全閥無法出現(xiàn)突跳開啟或清楚的可聽得見的開啟，在安全閥發(fā)生微量泄漏時，壓力保不住，壓力表急劇下降，進而造成不準確的整定壓力。另外，安全閥回座壓力的調(diào)整是在安全閥達到額定排放后進行的，不足的供氣量無法使得安全閥達到完全開啟狀態(tài)，從而導(dǎo)致無法進行回座壓力調(diào)整。因此，《規(guī)程》中關(guān)于儲氣罐和試驗容器容積的要求應(yīng)予保留。

《規(guī)程》中要求的校驗臺上要裝兩塊規(guī)格相同的壓力表，初衷是在進行校驗時，通過同時觀察兩塊壓力表示值，從而保證測量的準確性。事實上，校驗員在進行安全閥校驗時，是不能同時觀察兩塊壓力表示值的，而只能先后觀察兩塊表的示值。只要不能同時進行觀測，則兩塊表的比對效果意義就不明顯。同時，目前國內(nèi)制造的安全閥校驗臺，基本上都沒有采用兩塊規(guī)格相同的壓力表，而是采用了一系列有明顯量程梯度的壓力表組。從實效性分析，采用一系列有明顯量程梯度的壓力表組能夠滿足不同公稱壓力級別的安全閥校驗，更符合實際工作的需要，也方便校驗員進行示值比對。另外，因為緩沖器容易堵塞并產(chǎn)生壓力滯后，所以不推薦在壓力表上用緩沖器。因此，建議刪除“校驗臺上裝有兩塊規(guī)格相同的壓力表”，不推薦在壓力表上用緩沖器。

3 整定壓力的判定

《規(guī)程》E1.4條款規(guī)定：需要測量安全閥閥瓣是否開啟時，必須裝設(shè)自動測量記錄儀表。E3.2“整定壓力校驗”中規(guī)定：當測得閥瓣有開啟或者見到、聽到試驗介質(zhì)的連續(xù)排出時，則安全閥的進口壓力被視為此安全閥的整定壓力。

國內(nèi)生產(chǎn)的安全閥校驗臺普遍都裝設(shè)了自動測量記錄儀表，但在實際校驗時，安全閥檢驗人員一般都不使用自動測量記錄儀表判斷安全閥是否開啟。自動測量記錄儀表的工作原理是根據(jù)校驗過程中壓力曲線的變化，通過“拐點”來判斷安全閥是否開啟。但是，從筆者單位的安全閥型式試驗曲線圖（見圖3中的紅線）分析，安全閥在啟閉過程中壓力一直保持比較平穩(wěn)，并無明顯的拐點。另外，對于有前泄現(xiàn)象（前泄是開啟前，發(fā)生在低于整定壓力的進口靜壓而存在于閥座和閥瓣間可壓縮流體的可以聽見或看見的泄漏）的安全閥，如采用自動測量記錄儀表，則前泄壓力就被判定為整定壓力，事實上，前泄壓力并不是整定壓力，而且比整定壓力值低。

因此，建議刪除“需要測量安全閥閥瓣是否開啟時，必須裝設(shè)自動測量記錄儀表”。如校驗機構(gòu)的儲氣罐容積足夠，采用直接位置測量安全閥的開高方法判斷安全閥是否開啟更為可靠。

圖3 安全閥型式試驗曲線

4 校驗介質(zhì)

《規(guī)程》附件E的E1.3規(guī)定：用于蒸汽的安全閥，其試驗需要用蒸汽進行，當試驗裝置能力有限時，如果可以在安裝后進行調(diào)試，可以用空氣代替蒸汽進行試驗。

用蒸汽進行安全閥整定壓力的調(diào)整，稱熱態(tài)校驗；用空氣進行安全閥整定壓力的調(diào)整，稱冷態(tài)校驗。如果采取熱態(tài)校驗，就需要配置一臺相應(yīng)規(guī)格的鍋爐作為汽源，同時要配置相應(yīng)的加熱、保溫設(shè)備將待校驗的安全閥加熱保溫到相應(yīng)試驗溫度。這樣進行一臺蒸汽介質(zhì)安全閥的熱態(tài)校驗不僅耗費較大經(jīng)濟成本，且需耗費較多時間，熱態(tài)校驗不具實踐性。實踐中發(fā)現(xiàn)除了安全閥型式試驗機構(gòu)，國內(nèi)各安全閥校驗機構(gòu)都不具備熱態(tài)校驗?zāi)芰?，都是采用冷態(tài)校驗代替熱態(tài)校驗。

當然，如不采取其他措施，冷態(tài)校驗代替不了熱態(tài)校驗。在不同的溫度條件下，安全閥彈簧的彈性系數(shù)是變化的，高溫時彈簧會變軟，彈性系數(shù)會減小，因此造成冷態(tài)校驗的整定壓力比熱態(tài)校驗時低。而各安全閥制造廠都有配置彈簧的性能試驗設(shè)備，應(yīng)要求制造廠做好彈簧的高溫性能試驗，在出廠資料中提供溫度修正系數(shù)，并標注在安全閥銘牌上，冷態(tài)校驗時，用下式進行整定壓力修正：

式中：

Ps'——冷態(tài)校驗實際整定壓力；

Ps——被保護設(shè)備高溫條件要求的整定壓力；

Ksh——溫度修正系數(shù)。

建議《規(guī)程》附件B3“制造”中添加如下內(nèi)容：

1）安全閥制造廠要對其生產(chǎn)的安全閥用彈簧做高溫性能試驗，測試溫度修正系數(shù)；

2）溫度修正系數(shù)應(yīng)隨出廠資料提供給安全閥用戶，并標注在銘牌上。

5 校驗程序與校驗周期

《規(guī)程》附件E規(guī)定了安全閥校驗先后順序為校驗前的檢查、整定壓力校驗和密封試驗。安全閥校驗前要對安全閥進行清洗，并且進行宏觀檢查，然后將安全閥解體，檢查各零部件。

校驗前檢查是必須的，因為如果不進行檢查和清洗，如密封面處有雜質(zhì)，在進行整定壓力調(diào)整時，安全閥啟跳后再回座會損壞密封面。但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，安全閥使用的數(shù)量越來越多，以深圳為例，一年校驗的安全閥數(shù)量超過30000只，不可能做到每個安全閥都進行清洗、解體檢查。同時，較多的安全閥密封面為非金屬，比如A42F類的安全閥，其密封面為石棉，如進行解體檢查，石棉密封面必將損壞。另外，對于一些進口的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的安全閥，解體檢查后裝配質(zhì)量往往無法保證。

另外，TSG ZF001-2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附件B6.3.1規(guī)定：安全閥定期校驗，一般每年至少一次，滿足有清晰的歷史記錄、被保護設(shè)備的運行工藝條件穩(wěn)定、安全閥內(nèi)件材料沒有被腐蝕等條件的安全閥校驗周期可以適當延長。在對大量安全閥進行校驗后發(fā)現(xiàn)，較多的安全閥第一次開啟壓力往往與冷態(tài)試驗差壓力有較大偏差，特別是非金屬密封結(jié)構(gòu)的安全閥，第一次開啟壓力一般比冷態(tài)試驗差壓力大很多。顯然是校驗周期過長，又沒有定期進行手動排放試驗，密封面粘貼在一起所致。對于此類安全閥應(yīng)縮短校驗周期。

綜合考慮校驗程序與校驗周期，建議如下：

1）對于外觀比較臟，有明顯雜質(zhì)存在的安全閥，應(yīng)進行清洗和解體檢查，而對于外觀較好、干凈的安全閥則不需要進行清洗和解體檢查；

2）對于第一次開啟壓力大于冷態(tài)試驗差壓力的安全閥，應(yīng)適當縮短校驗周期，或在報告中注明手動排放試驗周期。

1 TSG ZF001－2006 安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

2 周震.安全閥[M].北京:中國標準出版社,2003:99-104．

3 胡斌,安全閥安裝施工中的常見問題[J],壓力容器與管道安裝,2010,5．

Revised Suggestions on TSG ZF001-2006 “Safety Technical Supervision Regulations for Safety Valves”

Ding Erxi Wu Jiquan Zhang Yuanfa（Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and Test Shenzhen 518029）

This paper gives some revised suggestions on TSG ZF001-2006“Safety Technical Supervision Regulations for Safety Valves”. Such as factory test; test attachments; determination of set-pressure; mediator of test; code and periodic of test.

Safety valve Set-pressure Specific pressure Coefficient of correction

B

1673-257X(2014)06－34－04

丁二喜（1982－)，男，工程師，主要從事閥門型式試驗和機械設(shè)備失效分析。

2014－01－20）