《固定式压力容器安全技术监察规程》压力容器分类VIP

编者按： 国家质检总局特种设备安全监察局组织有关单位和专家， 将 1 9 9 9年版的 压力容器安全技术监察规程 修订为 固定式压力容器安全技术监察规程 与 移动式压力容器安全技术监察规程 。 固定式压力容器安全技术监察规程 ( 报批 稿) 现已编制完成。本刊组织参加编写该规程的有关单位和专家撰写了多篇文章 ， 系统介绍这部重要法规的主要 内容、 调研 报告以及相关问题的探讨， 在本刊开辟“ 法规简介与探讨” 专栏陆续发表， 以飨广大读者。 固定式压力容器安全技术监察规程 压力容器分类 郑津洋 ， 吴琳琳 ， 寿比南 。 谢铁军 ， 陈朝晖 ( 1 浙江大学 化工机械研究所 ， 浙江 杭州3 1 0 0 2 7 ； 2 中国特种设备检测研究院 ， 北京1 0 0 0 1 3 ) 压力容器具有量大面广、 工作条件差异大的特 点 ， 其风险水平与诸多因素有关 ， 如压力 、 容积 、 介质 危险性 、 使用环境等。风险程度愈高 ， 对压力容器生 产 、 使用 、 检验检测和监督检查的要求也愈高。安全 监察工作 的目的是预 防和减少事故， 特别是 重特大 事故的发生。安全监察要把有限的力量集中在风险 程度高的设备上 ， 要 考虑安全 和经济关系 的协调。 为此 ， 压力容器安全技术监察规程( 9 9版) ( 以下 简称“ 原容规” ) 将压力容器划分 为三类 ， 实行分类 监管。 “ 原容规” 压力容器分类法 ， 综合考虑 了设计压 力 、 容积 、 介质危害程度 、 容器在生产中的作用 、 材料 强度 、 容器结构等 因素 ， 虽然其原则思想也是容器的 危险 I生， 但重点不 突出， 不够科学严谨 ， 并且显得十 分复杂 ， 在使用过程中， 经常遇到很难确定某一具体 容器类别 的情况。 为简化分类方法 ， 强化危险性原则 ， 从单一理念 上对压力容器进行分 类监管 ， 突 出本质 安全思想 ， 固定式压 力容器安全技术 监察规程( 以下简称 “ 新容规” ) 给出了新的分类方法。 本文主要介绍 “ 原容规” 分类方法存在的问题 、 “ 新容规” 的分类原则和方法 ， 以及分类方法对 比研 究结果 ， 以便在 “ 新容规” 问世后 ， 大家更好地理解 和执行新的压力容器分类方法。 1 压力容器现有分类方法简介 1 1 中国 ( 1 ) 按压力等级分类 按承压方式分类 ， 压力容器分为内压容器与外 压容器。内压容器又可按设计压力 ( P ) 大小分为低 压容器 、 中压容器 、 高压容器 和超高压容器。 ( 2 ) 按容器在生产中的作用分类 根据压力容器在生产工艺过程中的作用 ， 分为 反应压力容器 、 换热压力容器 、 分离压力容器和储存 压力容器。 ( 3 ) 按安装方式分类 根据安装方式可分为固定式压力容器和移动式 压力容器。 ( 4 ) 按安全技术管理分类 上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器 的某个设计参数或使用状况， 未能综合反映压力容 器的危险程度。“ 原容规” 综合考虑多种因素， 将压 力容器分为第一类压力容器 、 第二类压力容器和第 三类压力容器 。 ( 5 ) 按制造许可分类 根据制造能力、 工艺水平 、 人员 条件等 ， 国家质 量监督检验检疫总局令( 第 2 2号) 锅炉压力容器 制造监督管理 办法 将 压力容器分为 A、 B、 C 、 D 四 级 。 1 2 欧 盟 9 7 2 3 E C ( 承压设备法规 根据允许工作压力、 最大允许工作温度下的蒸汽压力 、 介质危险性、 几何 容积或公称尺寸 、 用途等因素 ， 综合确定承压设备的 1 固定式压力容器安全技术监察规程 压力容器分类 V o 12 6 N o 5 2 0 0 9 危害程度 ， 将承压设备分为 I、 、 、 四类 ， 并给 出相应 的材料 、 设计 、 制造和检验要求。详见文献 1 。 1 3 “ 原容规 ” 分 类方 法存在 的 问题 ( 1 ) 分类存在不确定性 按“ 原容规” 分类过程中， 经常遇到很难确定某 一 具体容器类别 的情况。例如 ， 有些压力容器往往 有多种功能 ， 难以界定哪个功能在工艺过程 中起主 要作用， 分类时考虑反应 、 储存 、 换热或分离等因素， 就会造成类别划分时意见不统一。 ( 2 ) 考虑因素多而复杂 随着材料 、 制造技术的进步 ， 材料强度 已不再是 影响容器风险水平高低的主要因素。例如 ， 镍基合 金 、 双相不锈钢等材料不仅强度高 ， 而且韧性也好， J B T 4 7 5 6 -2 0 0 6 镍及镍合金制压力容器 已明确 规定“ 镍及镍合金制压力容器的分类 ( 一 、 二 、 三类) 按 压力容器安全技术监察规程 第 6条 中压力容 器的压力等级 、 品种、 介质毒性程度及是否属于易燃 介质等确定， 但与镍及镍合金材料的强度无关” 。 将抗拉强度规定值下限大手等于5 4 0 MP a的材料制 造的压力容器都划为第三类压力容器显得不妥 。 2 新分类方法的原则 考虑到“ 原容规” 分类方法的不足 ， 根据 国内压 力容器设计 、 制造和检 验检测 的现状 ， 结合 “ 新容 规” 的修订思路， “ 新容规” 压力容器分类方法修订 的基本原则如下所述 。 2 1 与 原分 类方法衔接 根据危险程度 的不同， 仍将压力容器划分为三 类 。考虑到第 类压力容器设计 、 制造及监管与第 1 类 、 第 类压力容器的差别较大， 为降低因分类方 法改变而增加管理成本 ， 按“ 新容规” 和“ 原容规” 分 类方法得到 的第 类容器 比例不应 当有太 大的差 距 。 本次修订采用 I 类 、 类和类的写法， 具有不 易与其他词汇意义混淆 的优点 ( 如一类 、 三类等词 还有其他许多含义) ， 含义清楚。同时 ， 也方便外文 翻译 (I、 、 属 于罗马数字 ， 不需 翻译 ， 国际通 用。而一 、 二、 三是 中文 ， 外 文无法直接引用 ， 若翻 译 ， 又会出现歧义) ， 便于国际交流。 2 2分 类唯 一 与欧盟承压设备分类的指导思想接轨 ， 由设计 2 压力 、 容积和介质危害性三个 因素决定压力容器类 别 ， 不再考虑容器在生产过程 中的作用 、 材料强度等 级 、 结构形式等因素 ， 简化分类方法 ， 强化危险性原 则 ， 从单一理念上对压力容器进行分类监管 ， 突出本 质安全思想。根据危险程度 的不同， 利用设计压力 和容积在不同介质分组坐标 图上查取相应的类别， 简单易行、 科学合理、 准确唯一。 2 3 小容 积 的容 器不分 类 如果 只设 定压 力和容 积乘 积 的下 限， 即 2 5 MP a L ， 那些容积很小 、 但压力高 的压力容器也需 要进行分类 。事实上 ， 容积小于 2 5 L的压力容器， 特别是容积小于等于 1 L的压力容器， 主要用 于实 验室工艺试验研究 、 测试分析， 要实施分类监管的难 度很大。对于这类小容积容器 ， 只规定设计 、 制造许 可要求 ， 并按相关产品标准的要求进行设计制造， 不 再进行分类。 同时， 为了保持与 “ 原容规 ” 的延续性 ， 并且考 虑其他有关压力容器安全技术规范的联系 ， 考虑名 词术语的一致性 ， 以及特种设备 目录的修订 ， “ 新容 规” 继续保留压力容器按压力等级分类和在生产中 的作用分类两种传统分类方法。 3 压力容器分类 3 1 压力容器分类时考虑的因素 ( 1 ) 设计压力 指设定 的容器顶部的最高压力 ， 与相应的设计 温度一起作为设计载荷条件， 其值不低于工作压力。 ( 2 ) 容积 指压力容器的几何容积 ， 即由设计 图样标注的 尺寸计算 ( 不考虑制造公差 ) 并且 圆整。应 当扣除 永久连接在容器内部的内件的体积 。 永久连接是指需要通过破坏方式分开的连接。 ( 3 ) 介质分组 压力容器的介质分为两组 ， 包括气体 、 液化气体 或者介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的 液体 。 1 ) 第一组介质 ： 毒性程度 为极 度危害、 高度危 害的化学介质 ， 易爆介质， 液化气体 。 2 ) 第二组介质 ： 由除第 一组 以外的介质组成 ， 如毒性程度为中度危害以下 的化学介质 ， 包括水蒸 气 、 氮气等。 介质毒性危害强度和爆炸危险程度按 G B 5 0 4 4 第 2 6卷第 5期 压 力 容 器 总第 1 9 8期 职业性接触毒物危害程度分级 、 H G 2 0 6 6 0 压力 容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 两 个标准确定 。两者不一致时 ， 以危害( 危险 ) 程度高 的为准。 3 2基本分类 压力容器分类应当先按照介质特性 ， 按照 以下 要求选择分类图 ， 再根据设计压力 P ( 单位 M P a ) 和 容积 ( 单位 L ) ， 标出坐标点 ， 确定容器类别 ： ( 1 ) 对于第一组介质 ， 压力容器的分类见图 1 。 容积 v( L ) 图 1 压力容器分类图第一组介质 ( 2 ) 对于第二组介质 ， 压力容器的分类见图 2 。 o 1 1 l O l O 2 1 o3 l O 4 1 o5 1 o 6 l O 7 l o8 容积 V l( L ) 图2 压力容器分类图第二组介质 注 ： “ 新容规” 第 1 4 2款规定 ： 容积大于 1 L并 且小于 2 5 L ， 或者内直径 ( 对非 圆形 截面 ， 指宽度 、 高度或者对角线 ， 如矩形 为对角线 ， 椭圆为长轴 ) 小 于 1 5 0 m m的压力容器， 只需要满足设计 、 制造许可 要求 ， 其设计制造按照相关产 品标准的要求进行。 “ 新容规” 第 1 4 3款规定 ： 容积小 于或者等于 1 L的压力容器 ， 只需要满足制造许可要求 ， 其设计 制造按相关产品标准的要求进行 。 3 3 多腔压力容器分类 多腔压力容 器( 如换热器 的管程 和壳 程 、 夹套 容器等) 按照类别高的压力腔类别作为该容器的类 别并且按该类别进行使用管理。但应当按照每个压 力腔各自的类别分别提出设计、 制造技术要求。对 各压力腔进行类别划定时 ， 设计压力取本压力腔的 设计压力 ， 容积取本压力腔的几何容积。 3 4 同腔 多种介质容器分类 一 个压力腔内有多种介质时 ， 按组别高 的介质 分类。 3 5介质含量极小容器分类 当某一危害性物质在介质 中含量极小时 ， 应 当 按其危害程度及其含量综合考虑 ， 由压力容器设计 单位决定介质组别 。 3 6 特殊情况分类 ( 1 ) 坐标点位 于图 1或者 图 2的分类线上时 ， 按较高的类别划分其类别。 ( 2 ) 对 于 G B 5 0 4 4和 HG 2 0 6 6 0两个标 准中没 有 明确规定的介质 ， 应当按化学性质 、 危害程度及其 含量综合考虑 ， 由压力容器设计单位决定介质组别。 4 分类方法对 比研究 与“ 原容规” 分类方法相 比， “ 新容规 ” 分类方法 与欧盟承压设备分类方法 的指导思想接轨 ， 由设计 压力 、 容积和介质危害性三个 因素决定压力容器类 别 ， 不再考虑容器在生产过程中的作用、 材料强度等 级、 结构形式等因素。例如： 未将使用强度级别较高 ( 指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于 5 4 0 MP a ) 的材料制造 的压力容器、 球形储罐 ( 容积大于 等于 5 0 m ) 、 低温液体储存容器 ( 容积大于 5 m ) 、 中压管壳式余热锅 炉、 中压 搪玻璃压力容器等强制 划人第 类压力容器。同时 ， 将 易爆介质归为第一 组介质， 提高了对于易爆介质的安全管理要求。 为研究分类方法改变对我国压力容器分类结果 的影响 ， 起草组进行 了广泛的调研 ， 先委托浙江省特 种设备检验中心和杭州市特种设备检测研究院， 从 压力容器数据库 中随机抽取共 2 2 7台压力容器 ， 再 从石油化工 、 冶金 、 航空航天 、 医药 、 核工业 、 轻工纺 织、 船舶、 有色金属等行业( 共 2 2家单位) 中征集 1 6 4 5台压力容器数据 ， 共计 1 8 7 2台， 进行分类方法 对 比研究。 调研结果 表 明： 按 “ 新容 规” 分类 方法进 行分 类 ， 对于冶金 、 轻工 、 船舶 、 核工业 、 航空 、 医药等行 业， 第类压力容器所占比例降低， 主要原因为原第 三类压力容器因p 值不高而按相应介质组别划为 1 固定式压力容器安全技术监察规程 压力容器分类 V o 1 2 6 N o 5 2 0 0 9 第 1 类或第 类。对于有色金属 、 石油化工等行业， 第 类压力容器所 占比例有所提高 ， 特别是石 油化 工行业的大规模装置中第类压力容器所 占比例有 较大提高。主要原因在于 “ 新容规” 分类方法将易 爆介质归为第一组介质 ， 提高 了对于易爆介质 的安 全管理要求， 因而“ 原容规” 分类方法 中相应的第一 类 、 第二类容器按“ 新容规” 分类后类别普遍提高 ， 其 中高 p 值的中压易爆介质容器普遍 由原第二类 提高为第 类。详见图 3 。 根据浙江省特种设备检验中心和杭州市特种设 备检测研究院从压力容器数据库 中随机抽取的 2 2 7 台压力容器数据样本 ， 第 1 类 、 第 类压力容器所 占 比例提高 ， 第 类 压力容器所 占比例降低 。 结 果见 4 |0 3 5 3 O 2 5 籁 2 O 5 O l 6 l 4 姐 1 2 1 0 籁 8 6 2 0 5 0 4 5 4 0 嘲 2 5 氟2 O 戤 5 O ( a ) 医药行业分类对 比 1 7 l囵 原分类方法 I 新分类方法 5 5 5 0 第1 类 第 类 第R I ( b ) 冶金行业分类对 比 ( c ) 轻工纺织行业分类对 比 ( d ) 核工业 行业分类对 比 1 4 、 1 2 也 l 0 8 籁 6 4 2 0 ( e ) 航空行业分类对比 ( f ) 船舶行业分类对 比 ( g ) 有色行业分类对比 ( h ) 石油化工行业分类对 比 图3 各行业压力容器分类对比研究直方图 O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 一 一 稠啜啦 咖 咖 姗瑚 姗枷 猢 啪 o 一 姬 一 蛹 籁 第2 6卷第 5期 压 力 容 器 总第 1 9 8期 图4 。主要变动原 因在 于一部分原第三类压力容器 因 p 值不高而按相应介质组别划 为第 类 ( 多数 是第一组介质 ) 、 第 1 类 ( 多数是第二组介质 ) ； 一部 分原第一类 、 第二类容器 因为介质属于第一组 而按 相应 p 值划为第 类或第 类 ( 划 为第 类 的主 要是 p 值大的中压容器 ) 。 8 0 6 4 2 6 三 圜 原分类方 法 新分类方法 4 图4 特检随机样本分类对比直方图 调研结果表 明： 按 旧分类方法 ， 第 1 类 、 第 类 和第 类压 力容器各 占 5 0 ( 9 3 6台) 、 3 8 ( 7 1 3 台) 、 1 2 ( 2 2 3台) ； 按新分类 方法 ， 第 1 类 、 第 类 和第 类 压力容器各 占 2 6 ( 4 8 8台 ) 、 5 8 ( 1 0 8 5 台) 、 1 6 ( 2 9 9台) ， 第 1类压力容器所 占比例减少 ， 第 类 、 第 类压力容器所 占比例有提高。详见 图 5和表 1 。 1 1 ， 、 、一 ， 咖l 籁 啦 5结语 图 5 分类方法对比 ( 1 ) “ 新容规” 中压力容器的类别 由设计压力 、 容积和介质危害性三个 因素决定 ， 具有简单 、 唯一 、 与国际接轨等优点。 ( 2 ) 新的压力容器分类方法将于“ 新容规” 正式 实施 时开始启用 ， 在“ 新容规” 实施 后 ， 新设 计制造 的压力容器必须按新的分类方法进行分类， 而实施 日期之前设计制造的压力容器以及在用压力容器 ， 类 原分类方法 ； 分类方法 行业 I I 医药 3 2 l 4 0 3 7 9 0 冶金 5 3 1 O 5 9 4 轻纺 3 2 3 6 9 2 4 4 5 8 核工业 3 2 8 1 6 6 航空 0 2 ， 0 2 2 船舶 6 4 l O l O 4 6 有色 9 5 8 5 3 石油化工 7 0 4 5 8 8 1 5 9 2 5 1 9 4 0 2 6 0 特检抽样 1 4 5 5 9 2 3 1 5 2 6 5 1 0 总计 9 3 6 7 1 3 2 2 3 4 8 8 1 0 8 5 2 9 9 合计 1 8 7 2 1 8 7 2 其分类不再重新划分 ， 仍按原来 的分类进行设计制 造及使用管理。 ( 3 ) 采用 “ 新容规 ” 后 ， 有些行业第 类压力容 器的数量有所增加 ， 有些行业有所减少 。数 量增加 较多的是石油化工行业。 ( 4 )根据 目前压力容 器安全监察 与管理 的情 况 ， 压力容器实际上是分为四类的， 即简单压力容器 和第 1、 第 、 第 类压力容器。在将来压力容器相 关安全技术规范进行合并 时， 对压力容器在安全监 察上 的分类还要慎重考虑 ， 明确各类别容器 的监管 要求 。 ( 5 ) “ 新容规” 压力容器分类主要是为安全监察 与管理服务的 ， 是 以压力容器的危险性为核心， 以分 类监管为 目的的。而压力容器在制造许可上的级别 ( 、 B、 C、 D四级 ) ， 是 以设备能力 、 工艺水平 、 人员条 件等为基础划分的 ， 二者划分的 目的和原则不 同， 虽 然之间有一定 的联系 ， 但 目前仍难 以将压力容器在 监管上 的分类和制造许可上 的级别划分统一起来。 ( 6 ) 在欧盟 ， 6 7 5 4 8 E E C将介质划分 为 1 0类 ， 即爆炸 品、 氧化剂 、 极度易燃 、 高度易燃 、 有毒 品、 剧 毒品 、 腐蚀品、 有 害品、 有刺激性物 品和对环境有害 物品。9 7 2 3 E C依据 6 7 5 4 8 E E C将流体分为第 一 类和第二类流体 ， 分类实施 比较方便 。而我国 G B 1 3 6 9 0 -9 2 ( 常用 危 险化 学 品 的分 类 及标 志、 G B 5 0 4 4 8 5 职业性接触毒物危害程度分级 与 H G 2 0 6 6 0 -2 0 0 0 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸 危险程度分类 相差较 大且 涵盖不全 ， 建议将这几 个标准合并 ， 形成统一的介质分类标准 ， 便于查找和 管理 致谢 ( 下转第 1 7页) 5 一 姐一 唧籁啦 第 2 6卷第5期 压 力 容 器 总第 1 9 8 期 ( 1 ) 选 择韧脆 转变温 度较低 的 自保 护药 芯焊 丝、 采用较小的焊接 热输入量和多层多道的焊接措 施等因素 ， 对于保证 X 8 0钢管环焊接头 的性能是 至 关重要的。 ( 2 ) 采用低氢焊条根焊 、 自保 护药芯焊丝半 自 动焊进行 X 8 0管 线 钢 焊接 时 ， 焊 接 接 头 的强 度 、 一 1 0低温冲击韧性和硬度等性能 良好 ， 相关指标 均满足西气东输二线工程的要求 。该工艺应用于西 气东输二线工程的焊接施工是可行的。 参考文献 ： 1 隋永莉， 薛振奎， 杜则裕 西气东输二线管道工程的焊 接技术特点 J 电焊机， 2 0 0 9 ( 3 ) 2 喻萍， 潘川， 薛锦 铝对 自保护药芯焊丝焊缝组织及力 学性能的影响 J 西安交通大学学报， 2 0 0 4 ， 3 8 ( 9 ) ： 9519 5 4 3 Q u i n t a n a M A， Mc l a n e J ， B a b u S S ， e t a 1 I n c l u s i o n F o r - m a t i o n i n S e l fs h i e l d e d F l u x C o r e d A r c We l d s J We l d i n g R e s e a r c h ， 2 0 0 1 ， ( 4 ) 收稿 日期 ： 2 0 0 90 32 5 作者简介： 黄福祥( 1 9 6 1一) ， 男， 中国石油天然气管道科学 研究院焊接中心主任， 现为天津大学在读博士研究生， 主要 从事石油天然气长输管道和储罐的焊接技术研究， 通讯地 址： 0 6 5 0 0 1河北省廊坊市金源东道 6号中国石油天然气管 道科学研究院焊接技术中心。 ( 上接