儀表與特種設備相關問題的探討

夏余歡

(東華工程科技股份有限公司，安徽合肥230024)

在化工及石化裝置中普遍存在大量鍋爐、壓力容器、壓力管道，這些設備均收錄于由原國家質量監督檢驗檢疫總局制定的《特種設備目錄》中，其生產(包括設計、制造、安裝、改造、修理)、經營、使用、檢驗、檢測和設備安全的監督管理均應在中國的特種設備法制監管體系下嚴格執行。國內特種設備法規標準體系如圖1所示。

圖1 特種設備法規及標準體系示意

從工藝設備及管道的范圍和角度來說，狹義的鍋爐、壓力容器、壓力管道等特種設備在執法部門的監督下，從生產制造至上線運行過程中的各個環節均能嚴格執行相關法律法規、標準規范的要求，確保合法、合規，大幅減少了特種設備事故的幾率，保障了安全生產?；ぜ笆a裝置中的現場儀表設備通常與上述特種設備直接或間接連接，形成封閉系統，然而與特種設備相關的儀表設備在安全監管中卻不夠重視，是否應按特種設備處理也不夠明確，湖北當陽“8·11”重大高壓蒸汽管道裂爆事故的直接原因即為儀表設備問題。

1 鍋爐相關的儀表設備

2018年7月國家市場監督管理總局辦公廳下發了《關于開展電站鍋爐范圍內管道隱患專項排查整治的通知》(市監特函[2018]515號)(以下簡稱“515號文”)，該文中強調了電站鍋爐范圍內管道的設計、制造、安裝、使用管理、檢驗檢測等環節均應嚴格執行鍋爐安全技術規范及相關標準，文中所指電站鍋爐范圍內的管道包括了三大管道(主給水管道、主蒸汽管道、再熱蒸汽管道)上的減溫減壓裝置、流量計(殼體)等。

用節流裝置類的差壓流量儀表測量水及蒸汽的流量是一種經典方案，電站鍋爐范圍內三大管道上的流量計通常采用該方案。GB/T 10868—2018《電站減溫減壓閥》對減溫減壓裝置產品的性能、技術要求、檢驗試驗等做出了具體規定；節流裝置的殼體主要由管道、法蘭等組成，并無相應的產品制造標準，在此結合“515號文”中的相關內容探討其應用時存在的安全隱患。

1.1 節流裝置的選型

“515號文”對流量計(殼體)提出了重點技術要求：“原則上應由整段無縫鋼管制成，不得存在異種鋼焊接的環縫。特殊情況需要使用兩截管段用環縫焊接流量計(殼體)的，應經鍋爐設計文件鑒定機構書面同意”。鍋爐三大管道的常用節流裝置結構如圖2所示。

根據上述技術要求，圖2a)所示的徑距取壓長徑噴嘴在實際應用中常作為首選的節流裝置。圖2b)所示的角接取壓焊接噴嘴由于殼體存在環縫焊接，很難得到鍋爐設計文件鑒定機構(如特種設備檢測院)的書面認可，且對其進行無損檢測時，由于節流件與焊縫處于同一截面上，影響焊縫的無損檢測判定，檢測人員無法出具焊縫檢測合格的報告，因此目前不推薦在鍋爐三大管道范圍內使用。

1.2 節流裝置的制造

“515號文”中要求流量計(殼體)采購時必須注明“要求按照鍋爐部件實施制造過程監督檢驗”的要求，即制造單位應向經總局核準的具備鍋爐或壓力管道監檢資質的檢驗機構提出申請，由檢驗機構按照安全技術規范和標準實施制造過程監督檢驗，合格后出具監檢報告和證書。“515號文”實質上明確了三大管道的流量計(殼體)制造不同于其他場合應用的流量計，它應符合鍋爐部件的標準規范要求，其制造過程和質量證明文件還應由合法的第三方監督并證明。

在TSG D2001—2006版《壓力管道元件制造許可規則》中并未明確說明節流裝置類流量計(殼體)是否屬于元件組合裝置范疇，但“515號文”明確提出流量計(殼體)屬于壓力管道的元件組合裝置。根據特種設備及壓力管道相關法規、規范，壓力管道元件的制造單位資格為許可制，所以可理解為流量計(殼體)的制造單位應具備相應的許可品種和級別。據了解，截止目前大多數節流裝置制造單位并未取得相關證書，很多地方也未對此發證，由于多數節流裝置生產企業僅能采購具備資質的單位生產的法蘭、管道等外協部件，再進行二次加工，其合規性尚無法保證，因此具體情況應符合當時的國家相關法規及規定，但仍須取得具備資質的檢驗機構出具的檢驗報告。

2 固定式壓力容器相關的儀表設備

根據原國家質檢總局2014年114號文中公告的《特種設備目錄》及TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》(簡稱《大容規》)規定，固定式壓力容器是指“盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa(表壓)的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體、容積大于或者等于30 L且內直徑(非圓形截面指截面內邊界最大幾何尺寸)大于或者等于150 mm的固定式容器”。按照該定義，儀表與壓力容器有關的設備或附件有可能作為氣動閥附件的儀表空氣儲罐，以及雙室平衡容器、側裝浮筒測量室等液位測量所使用的連通器，其中儀表空氣儲罐定義為壓力容器已基本成為共識，但對連通器是否應列為壓力容器目前尚無定論。按照《大容規》關于壓力容器的定義，假定某內徑等于150 mm的圓柱狀連通器，當高度達到L=3×107/(π×752)=1 698 mm時，即可認為符合壓力容器的尺寸定義。在國家監管趨嚴的背景下，如遇到存在爭議的工況條件應用，建議要么通過調整方案加以規避，如選用尺寸、容積在壓力容器定義范圍之外的設備，要么采購符合要求的設備，否則勢必留下監管隱患。

《大容規》中界定適用的壓力容器范圍包括壓力容器本體、安全附件及儀表，同時也對相關測試儀表的選用、檢定、安裝做了基本要求?！洞笕菀帯分薪缍ā皦毫θ萜鏖_孔部分的承壓蓋及其緊固件”屬于壓力容器本體，聯想到與壓力容器直接連接的儀表(無根部閥)，如法蘭連接溫度計、壓力/差壓的法蘭式隔膜密封裝置等，其共同特征就是儀表的法蘭具有法蘭蓋的功能，具有承壓蓋屬性，制造、檢驗所執行的標準，乃至制造企業資質在目前的設備采購過程中幾乎不被關注。工程應用中，雖然很少出現因儀表法蘭故障導致的重大事件，但諸如溫度計焊縫不合格而折斷、泄漏等情況還是屢見不鮮，實際上存在一定的安全隱患，如若處置不當或不及時，很難確保人員及財產的安全。

3 壓力管道相關的儀表設備

2014版的《特種設備目錄》中規定：“壓力管道是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa(表壓)，介質為氣體、液化氣體、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體，且公稱直徑大于或者等于50 mm的管道。公稱直徑小于150 mm，且其最高工作壓力小于1.6 MPa(表壓)的輸送無毒、不可燃、無腐蝕性氣體的管道和設備本體所屬管道除外。其中，石油天然氣管道的安全監督管理還應按照《安全生產法》《石油天然氣管道保護法》等法律法規實施”。因此，化工及石化工程中大部分的管道均屬于壓力管道范疇，本文僅探討工業管道中存在的問題。

根據上述壓力管道的定義，與之相關的儀表設備主要包括控制閥、流量計。自原國家質檢總局2007年下發《關于開展壓力管道閥門制造專項整治試點工作的通知》(質檢特函[2007]35號)后，國內的壓力管道閥門制造單位基本實現了持證生產。TSG D2001—2006按照應用條件將閥門分為A1，A2，B三個級別，且相互不能覆蓋，壓力管道元件制造許可項目及其級別見表1所列。買方或用戶在選用閥門時應尤其注意閥門產品所屬的許可級別，閥門須由具備相應級別許可證的制造企業生產制造，按照相應的壓力管道安全技術監察規程的要求接受監管，否則將給工程項目帶來監管風險和安全隱患。

表1 壓力管道元件制造許可項目及其級別

表1中特殊工況閥門指專用于電站、石油天然氣及化工用高溫高壓管道、劇毒管道、低溫管道和城鎮燃氣管道上的閥門；一般工況閥門指不屬于特殊工況閥門的其他壓力管道用閥門。

在化工和石化裝置中使用的流量計，本質上也與壓力管道元件相關，由于流量計種類繁多、結構各異，且并未收入《特種設備目錄》，僅在前述的“515號文”中明確了電站鍋爐三大管道上的流量計(殼體)屬于壓力管道元件組合裝置，與該要求配合的相關標準尚未制定發布，因此后續是否擴大范圍須待相關文件出臺。

4 國外進口的相關儀表設備

原國家質量監督檢驗檢疫總局在《關于承壓特種設備制造許可有關事項的公告》(2012年第151號公告)中明確要求： 進口鍋爐、壓力容器等的制造單位，以及壓力管道用安全閥、爆破片的制造單位，均應取得特種設備制造許可。其他進口壓力管道元件(如閥門)的監管，則需在首次進口時由總局核準的試驗機構進行試驗，在試驗合格后方可在國內使用。

5 其他相關的儀表設備及附件

在某些設計單位的專業分工中，與設備、管道直接連接的儀表(如溫度計)法蘭緊固件等由儀表/自控專業負責，因此該部分材料的統計在儀表/自控專業設計文件中匯總。儀表/自控專業人員通常僅依據管材的要求選用相關的儀表設備及附件，對材料所涉及的法律法規、標準缺乏了解，只知規格參數，不知是否合法、合規。因此，在后續的采購工作過程中應特別注意制造企業的資質，情況允許時隨工藝管道材料一同采購更為專業、可靠。除此之外，一些與儀表安裝相關的管座/凸臺及儀表動力管道(公稱直徑大于或者等于50 mm)等，也應重點關注其可能疊加的特種設備屬性，必要時應提出相關的壓力管道制造要求。

6 結束語

儀表與設備、管道的接口眾多，情況復雜，同時儀表設備也具有專業性、多樣性及獨特性等特點，現行的鍋爐、壓力容器、壓力管道等特種設備標準等并未對所有可能涉及的情況作細致而具體的規定，對與特種設備相關的儀表實施監管也缺乏強有力的依據。當安全生產事故發生時，儀表設備極有可能成為“罪魁禍首”。

另一方面，儀表最重要的屬性是測量/計量，其組成部件通常僅有少數部分與鍋爐、壓力容器、壓力管道相關，若完全按特種設備相關法規的要求獲取相應資質，無疑會造成資金、設備、人員的較大浪費。如何既能實現監管，保證儀表設備的產品質量，又能合理地配置、利用資源，尚需政府主管部門、行業專家、制造企業多方努力。