安全閥密封試驗壓力取值探討

(安徽省特種設備檢測院， 安徽 合肥 230000)

安全閥密封試驗壓力取值探討

高萬東

(安徽省特種設備檢測院， 安徽 合肥 230000)

安全閥作為承壓設備最重要的安全附件之一，應每年至少校驗一次。《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，校驗項目至少包括整定壓力和密封性能，密封試驗壓力取整定壓力減0.03 MPa或90%的整定壓力。若按此規(guī)定校驗，可能會出現(xiàn)安全閥實際密封壓力小于設備工作壓力的情況，導致安全閥經(jīng)常泄漏。安全閥校驗時，密封試驗壓力是否有必要不低于設備工作壓力，從標準要求、密封比壓、泄漏試驗和安全閥使用性能等方面探討了安全閥密封試驗壓力的取值問題。

安全閥； 密封試驗壓力； 密封比壓； 取值

安全閥被廣泛用于石化、電力行業(yè)的鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設備之中。作為承壓設備超壓泄放保護的重要安全附件，在使用中除了滿足準確開啟、穩(wěn)定排放、及時關閉外，還應具備可靠的密封性能[1]。安全閥泄漏危害眾多，少量介質泄漏浪費能源，有毒、有害介質泄漏污染環(huán)境，易燃、易爆介質泄漏增加安全隱患，大量介質泄漏影響系統(tǒng)的正常運行，長時間泄漏會造成密封面侵蝕，安全閥失效[2]。為保證安全閥功能完好，TSG ZF001—2006《安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程》[3]中規(guī)定，安全閥每年至少校驗1次，校驗項目至少包括整定壓力和密封性能，并規(guī)定密封試驗壓力取整定壓力減0.03 MPa或90%的整定壓力。按照GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》[4]規(guī)定，安全閥整定壓力一般取容器工作壓力的1.05～1.1倍，并且不大于容器設計壓力。假定安全閥整定壓力相對值為1，則密封試驗壓力為0.9，容器工作壓力應為0.95～0.91。可見安全閥正常校驗時，密封試驗壓力小于容器工作壓力。因此，安全閥可能會出現(xiàn)安全閥實際密封壓力小于設備工作壓力的情況，導致安全閥經(jīng)常泄漏。安全閥校驗時，密封試驗壓力是否有必要不低于設備工作壓力，筆者從多方面進行了討論。

1 密封比壓要求

安全閥的密封性決定于密封面的材料、質量、寬度以及制造和裝配的精度，維持密封的力稱為密封比壓。安全閥的密封比壓是指作用于單位面積密封面上的平均正壓力[5]，一般為實際密封壓力與密封面面積的比值。小的密封比壓不能保證密封，大的密封比壓可能使密封面損壞，密封比壓一般介于密封必須比壓與許用比壓之間。密封必須比壓越小，閥密封性能越好，但對制造及裝配要求越高。密封必須比壓小于整定壓力與容器工作壓力之差，才能保證閥的密封性能。

安全閥實際密封壓力等于安全閥整定壓力與介質壓力之差。隨著閥前介質壓力的提高，密封面上的比壓減小，泄漏趨勢增加，當密封面上的比壓小于密封所需最小比壓時，安全閥雖未開啟，但已開始泄漏。對非金屬密封面安全閥，不允許出現(xiàn)閥瓣泄漏，一旦泄漏即表示安全閥開啟；對金屬密封面安全閥，允許閥瓣出現(xiàn)泄漏，但泄漏并不表示安全閥已開啟，只有檢測到閥瓣有開啟或見到、聽到試驗介質連續(xù)排出才表明安全閥開啟。安全閥從泄漏至開啟仍有一個壓力過渡段，過渡段壓力差越大，安全閥密封性能越差[6]。安全閥設計、制造廠家應盡量縮短過渡段壓力差，以提高閥的密封性能和使用性能。

2 泄漏試驗要求

TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[7](以下簡稱《大容規(guī)》)中規(guī)定，容器泄漏試驗應在安全附件安裝完畢后進行，泄漏試驗壓力取容器設計壓力，安全閥整定壓力取容器最高允許工作壓力，一般高于容器設計壓力。有人提出異議，按容器設計壓力進行泄漏試驗過程中，安全閥雖不會開啟，但存在泄漏可能，進而影響泄漏試驗的進行。筆者認為，對于介質毒性危害程度為極度、高度危害或設計上不允許有微量泄漏的壓力容器，應當進行泄漏試驗，以檢查焊縫的致密性(對接焊縫針孔缺陷、角焊縫焊接質量)與接管法蘭密封性(與管道、安全附件的連接法蘭)。即使安全閥有微量泄漏，但對系統(tǒng)試驗壓力影響甚微，不影響檢查焊縫致密性和法蘭密封性，不影響泄漏試驗的結果。

3 固定式壓力容器用安全閥要求

1999版的《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[8]規(guī)定，安全閥的密封試驗壓力應大于壓力容器的最高工作壓力。TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[9]和《大容規(guī)》取消了此條。筆者認為，安全閥是保證設備超壓時開啟泄放壓力而設置的，只有整定壓力和排放壓力影響設備的安全使用，而密封試驗壓力是從閥的使用壽命、環(huán)保、能耗等方面考慮要求安全閥需具備可靠密封功能的，不屬于容器安全技術的基本要求，取消此條規(guī)定，并不說明此條規(guī)定沒有必要。

對于在用安全閥，從使用單位方面考慮，若設備工作壓力、安全閥整定壓力已確定，為了確保安全閥密封性能，應選用密封比壓小于整定壓力減去設備工作壓力之差的安全閥，這是工業(yè)容器使用中對安全閥產(chǎn)品超出標準部分的要求[10]。因此，對在用固定式壓力容器安全閥進行校驗時，密封試驗壓力應取0.9倍整定壓力或容器工作壓力中的較大值。

4 移動式壓力容器用安全閥要求

TSG R7001—2013《壓力容器定期檢驗規(guī)則》[11]規(guī)定，安全閥的整定壓力為罐體設計壓力的1.05～1.10倍，密封試驗壓力不低于整定壓力的0.9倍。液化氣體罐車用安全閥多為非金屬密封，HG 3157—2005《液化氣體罐車用彈簧安全閥》[12]規(guī)定安全閥不允許泄漏，安全閥密封試驗壓力直接取0.9倍整定壓力。真空絕熱罐車金屬密封安全閥允許閥泄漏，從安全閥的使用壽命、環(huán)保、能耗等方面考慮，密封試驗壓力取0.9倍整定壓力或罐車工作壓力中的較大者。

5 鍋爐用安全閥要求

TSG G0001—2012《鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》[13]規(guī)定，在用鍋爐的安全閥每年至少校驗1次，新安裝鍋爐或安全閥檢修、更換后，應校驗其整定壓力和密封性。DL/T 959—2014《電站鍋爐安全閥技術規(guī)程》[14]規(guī)定，以蒸汽為介質的電站鍋爐安全閥，應在水壓強度試驗和整定壓力試驗合格后，采用飽和蒸汽進行密封試驗，密封試驗壓力宜為90%的整定壓力，但不應低于安全閥安裝位置工作壓力。

6 壓力管道用安全閥要求

TSG D0001—2009《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道》[15]規(guī)定，安全閥密封試驗壓力應當大于管道系統(tǒng)的最大工作壓力。GB 20801.6—2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護》[16]中規(guī)定，當安裝一個安全閥時，安全閥的整定壓力應不大于系統(tǒng)設計壓力；當安裝多個安全閥時，至少有一個安全閥的整定壓力應不大于系統(tǒng)設計壓力，其余安全閥整定壓力不得超過系統(tǒng)設計壓力的5%。因此，在用壓力管道用安全閥密封試驗壓力取值介于系統(tǒng)工作壓力與設計壓力之間。

7 結語

通過多方面對安全閥密封試驗壓力取值進行探討，筆者認為：①對新制造的安全閥，進行出廠性能檢測時，密封試驗壓力無需考慮設備工作壓力。②對在用非金屬密封面安全閥進行校驗時，密封試驗壓力亦無需考慮設備工作壓力。③不同型號安全閥實際密封壓力不同，即使同一只安全閥，隨工作環(huán)境的變化，實際密封壓力也會變化。隨著使用時間延長，密封性能會變差。校驗在用容器安全閥校驗時，在滿足標準和閥體強度的條件下，應盡量提高整定壓力，變相提高密封試驗壓力，使其不低于安全閥安裝位置的工作壓力。④校驗在用鍋爐和工業(yè)壓力管道安全閥時，密封試驗壓力應不低于安全閥安裝位置的工作壓力。⑤若安全閥密封性能達不到不低于設備工作壓力的要求，應重新選擇合適的安全閥，不能依此就判斷此安全閥不合格。朱省初等人針對安全閥產(chǎn)品標準與壓力容器使用要求不一致的情況提出了4種解決辦法[10]，實際應用中可以參考。

[1] 夏志敏，方學鋒，朱玉明．承壓設備用安全閥常見故障分析與處理[J]．閥門，2007(3)：40-41．

(XIA Zhi-min，F(xiàn)ANG Xue-feng，ZHU Yu-ming. Analysis and Treatment of Safety Valve Common Faults on Pressure Equipment[J]．Valve，2007(3)：40-41．)

[2] 張旭輝．壓力容器安全閥準確定壓的意義[J]．河南科技，2014(5)：150．

(ZHANG Xu-hui.The Meaning of Accurately Set Pressure on Safety Valve of Pressure Vessels[J].Journal of Henan Science and Technology，2014(5)：150．)

[3] TSG ZF001—2006，安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].

(TSG ZF001—2006，Safety Technical Supervision Regulations for Safety Valves[S].)

[4] GB 150.1～150.4—2011，壓力容器[S].

(GB 150.1～150.4—2011，Pressure Vessels[S].)

[5] 丁二喜，陳偉，吳繼權．安全閥密封比壓計算問題的探討與安全閥設計計算項目建議[J]．中國特種設備安全，2015，31(4)：14-17．

(DING Er-xi，CHEN Wei，WU Ji-quan. Discussion on Sealed Specific Pressure Calculation of Safety Valves and Revision Suggestions on Its Design Calculation Item[J].China Special Equipment Safety，2015，31(4)：14-17．)

[6] 周震．安全閥．第2版[M].北京：中國標準出版社，2013：202．

(ZHOU Zhen. Safety Valve.2nd Edition[M]. Beijing：Standards Press of China，2013：202．)

[7] TSG 21—2016，固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].

(TSG 21—2016，Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel[S].)

[8] 壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程[S]．1999.

(Supervision Regulation on Safety Technology for Pressure Vessel[S].1999.)

[9] TSG R0004—2009，固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].)

(TSG R0004—2009，Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel[S].)

[10] 朱省初，郭新建，趙立凡．在用壓力容器安全閥密封性能可靠性分析[J]．中國特種設備安全，2008，24(7)：68-69．

(ZHU Sheng-chu，GUO Xin-jian，ZHAO Li-fan. Reliability Analysis on of Safety Valve Tight Performance of Pressure Vessels in Service[J]．China Special Equipment Safety，2008，24(7)：68-69．)

[11] TSG R7001—2013，壓力容器定期檢驗規(guī)則[S].)

(TSG R7001—2013，Pressure Vessel Periodical Inspection Regulation[S].)

[12] HG 3157—2005，液化氣體罐車用彈簧安全閥[S].

(HG 3157—2005，Direct Spring Loaded Safety Valves for Liquefied Gas Tank Trucks[S].)

[13] TSG G0001—2012，鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].

(TSG G0001—2012，Boiler Safety Technical Supervision Administration Regulation[S].)

[14] DL/T 959—2014，電站鍋爐安全閥技術規(guī)程[S].

(DL/T 959—2014，The Code of Safety Valves for Power Station Boilers[S].)

[15] TSG D0001—2009，壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道[S].

(TSG D0001—2009，Pressure Pipe Safety Technology Supervision Regulation for Industrial Pressure Pipe[S].)

[16] GB 20801.6—2006，壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護[S].

(GB 20801.6—2006，Pressure Piping Code-Industrial Piping—Part 6：Safeguarding[S].)

(張編)

DiscussionontheValueforTightTestPressureofSafetyValves

GAOWan-dong

(Anhui Special Equipment Inspection Institute， Hefei 230000， China)

As one of the most important safety accessories of pressure equipment，the safety valves should be calibrated at least once a year. In the “SafetyTechnicalSupervisionRegulationsforSafetyValves”，it provides that calibration includes at least set pressure and tight performance，the value of tight test pressure have been gathered by setting pressure minus 0.03 MPa or 90 percent of set pressure. According to this，it may appear that the actual tight pressure is less than working pressure of equipment，resulting in frequent leakage of the safety valves. Is it necessary that tight pressure must be not less than working pressure of equipment during the safety valves calibration? The value for tight test pressure of safety valves is discussed from the standard requirements，tight test pressure，leakage test，using performance of safety valves.

safety valve； tight test pressure； sealed specific pressure； value

TQ050.3； TE967

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.03.013

1000-7466(2017)03-0061-03①

2016-11-30

高萬東(1984-)，男，安徽靈璧人，工程師，碩士，從事壓力容器及安全附件的檢驗工作。