在用超高压水晶釜安全运行评估技术规范-地方标准编制说明

一、工作简况，包括任务来源、协作单位、主要工作过程、主

要起草人及其所做的工作等；

（一）任务来源

本项目由山东省市场监督管理局立项，根据《山东省市场

监督管理局关于印发2020年地方规范制（修）订计划项目的通

知》要求，决定进行《在用超高压水晶釜定期检验规则》地方

标准的制定。

表1相关起草人信息

姓名职称单位

孙洪彬高级工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

孔鹏工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

朱金朝高级工程师临沂市特种设备检验研究院

滕金兵高级工程师临沂市特种设备检验研究院

徐玉华高级工程师临沂市特种设备检验研究院

贾德高级工程师济南市特种设备检验研究院

衣粟研究员山东省特种设备检验研究院集团有限公司

李刚高级工程师淄博市特种设备检验研究院

张国庆高级工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

吴畏高级工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

王培东工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

周云方工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

王世鹏工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

赵长龙工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

王聪工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

闫璐助理工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

本规范成员分工：衣粟任规范编写组组长，全面负责规范

起草工作；吴畏、张国庆、朱金朝负责规范立项、审查；孙洪

彬、孔鹏、滕金兵、徐玉华、贾德负责材料准备、规范编写和

内部讨论与修改工作；王培东、周云方、王世鹏、赵长龙、王

聪、闫璐负责征求意见与汇总以及其他协调和审核等工作。

主要工作：本规范主要适用于设计压力大于或者等于

100MPa（表压，不含液体静压）的在用超高压水晶釜（包括釜

体、与水晶釜端口部分连接的承压部件及其紧固件、安全附件）

的定期检验工作；主要内容包括：本规范规定了范围、规范性

引用文件、术语和定义、一般要求、检验项目和方法、安全状

况等级和检验周期的确定、检验报告的出具等相关要求。

（三）主要工作过程

1.提出阶段

2020年3月，根据山东省地方标准编制计划的通知，首先

由山东省特种设备检验研究院有限公司成立起草小组，依据《特

种设备安全法》、《固定式压力容器安全技术监察规程》，对

于在用超高压相关的法律法规、国家规范、地方规范、行业规

范及相关论文进行了研究。经《标准信息网（山东标准管）》、

《国家标准全文公开系统》等网站检索、查重，国家市场监督

管理局和山东省市场监督管理局无类似的国家标准、行业标准、

地方标准颁布，在省内属于唯一，且不与已经实行或即将实行

的国家标准、行业标准、团体标准存在冲突或内容相似。同时，

对在用超高压水晶釜近年来检验案例进行收集整理。2020年4

月成立规范编写组，组织立项准备会议，经过会议讨论，形成

了规范的工作思路与编制原则，初步确认了规范技术方案与内

容框架。会议还就现阶段任务分解与分工、规范进度及下一步

工作安排进行部署和规划。在此基础上，确定了落实国家法规

制度、远期近期目标结合、软件硬件兼顾的编制原则，提出制

定地方规范《在用超高压水晶釜安全运行评估技术规范》的基

本思路。确定该标准应遵照GB/T1.1-2020《标准化工作导则》

的要求编制，属于指南标准且推荐使用，与TSG21-2016《固定

式压力容器安全技术监察规程》这类强制性的安全技术规范完

全不同，不是准入标准。

2.起草阶段

2020年5月，编写组召开第一次讨论，各参与单位就规范

框架及范围展开了充分讨论，首先明确该标准为《固定式压力

容器安全技术监察规程》所规定的检验内容的细化与延伸，是

针对在用超高压水晶釜使用过程中的安全运行评估给出指导性

意见，不是对检验项目和内容设置壁垒。针对在用超高压水晶

釜的失效机理进行研究，对水晶釜材质、结构、使用过程中易

发生缺陷的位置、检验过程中需注意的问题，重点检验项目及

部位等进行讨论，同时结合现有的规程和规范等资料文献，逐

步编写出草案的大框架。

后续规范编写组召开了多次内部讨论会，针对草案内容进

行详细讨论，对草案不规范引用及描述进行整体修正，添加并

完善了大框架下各章节内容，最终形成了规范征求意见稿。

3.征求意见阶段：

向开展在用超高压水晶釜定期检验工作的各地市特检院及

超高压水晶釜使用单位等行业相关单位方发送电子邮件征求意

见。共向30余家有关检验单位、科研院所、大专院校及有代表

性的规范利益方发函征求意见。截至2022年06月12日共收到

30家单位及个人的回函，共计33条意见或建议。针对征求意见

中提出的各方面的问题。编写组根据反馈结果与专家们多次电

话、邮件会议沟通商讨，最终采纳了30条意见和建议，并对规

范征求意见稿的结构、内容进行了细化、修改。在草案基础上，

修改形成评审规范的送审稿。

4.审查阶段：

2022年06月20日形成规范送审稿，并报送至山东省市场

监督管理局。

二、地方规范制定的目的和意义

在役超高压人造水晶釜为整体锻造的单层圆筒形超高压容

器，设计压力大于150MPa，设计温度大于350℃，介质为碱溶

液，工作条件恶劣，安全事故时有发生。通过检验，可及时发

现缺陷，避免事故发生，但是，目前还没有出台相应的国家或

行业规范来规范水晶釜的检验工作。尤其是大容规（TSG21-2016）

实施，TSGR0002-2005作废以来，就再也没有有效的针对超高

压水晶釜定期检验做了详细要求的检验规范，本规范的编制，

是在《固定式压力容器安全技术监察规范》的基础上进行的，

是对固容规的细化。山东省现有水晶釜100余台，且大部分使

用年限已超过10年，已接近设计寿命，泰安更有一批超高压水

晶釜使用年限接近20年，超高压水晶釜一旦失稳爆炸，破坏力

非常强，危害性非常大，失效后果严重，因此做好其在役检验，

及时发现缺陷，准确把握缺陷对安全使用的影响，对保证设备

安全运行尤为重要。

该规范旨在通过研究水晶釜检验与评定相关问题，提出符

合实际、操作性强的水晶釜检验与评定规范，使检验项目、内

容、要求和判废规范更加详细、具体，更加符合实际，是《固

容规》运用在水晶釜在役检验方面的细化，避免对《固容规》

中具体检验项目的理解因人而异，对规范水晶釜检验工作、保

证检验工作质量和设备安全运行具有重要意义。

综上所述，通过制定在用超高压水晶釜安全技术评估规范

来规范定期检验工作，为山东省在用超高压水晶釜定期检验制

定一个相同的标尺，促进定期检验方面的技术发展、有效地消

除事故隐患等方面具有重要意义。

三、规范编写原则和确定规范主要内容（如技术指标、参数、

检验规则等）的依据；

1.规范编制原则

本文件是依据《固定式压力容器安全技术监察规程》

（TSG21）、《超压力容器》（GB/T34019）、《承压设备无损

检测》（NB/T47013）、《特种设备无损检测人员考核规则》（TSG

Z8001）、《特种设备检验人员考核规则》（TSGZ8002）、《在

役超高压水晶釜超声波检测规程》（DB37/T1030）的要求编制

而成。该规范主要适用于设计压力大于或者等于100MPa（表压，

不含液体静压）的在用超高压水晶釜（包括釜体、与水晶釜端

口部分连接的承压部件及其紧固件、安全附件）的定期检验工

作。本规范遵守国家相关法规、规范和安全技术规范，作为其

相关要求的合理细化，省内无相应专业规范。以便于检验机构

对在用超高压水晶釜进行定期检验工作。

本规范按照GB/T1.1—2020《规范化工作导则第1部分：

规范的结构和编写》进行编写。

主要技术内容和确定依据及理由

2.1超高压水晶釜的失效机理的研究

编写组通过自身二十年的超高压水晶釜检验经验以及同行

们大量翔实的文献资料研究，认为超高压水晶釜的失效起因是

高温超高压状态下材料的蠕变变形，失效过程是材料的蠕变、

变形、腐蚀相互作用的过程，失效模式为腐蚀疲劳和蠕变作用

下的脆性断裂，并且这种失效模式多集中在水晶釜底部，以及

釜体底部的堵底塞、堵底螺、螺栓等部位。此外，还有部分损

伤模式为在水晶釜筒体上施焊，焊接测温点等部件，直接造成

施焊点周围产生微裂纹，在交变载荷的作用下，裂纹逐渐扩大，

最终会造成整个水晶釜的失稳；最后还有一种常见的情况为用

来为水晶釜加热的加热带造成的釜体产生凹坑凹痕的情况，造

成釜体的应力集中，在水晶釜间歇性的使用过程中，也会造成

水晶釜的失效。

因此，结合水晶釜的失效机理，在《固定式压力容器安全

技术监察规程》的基础上，对相关重点检测项目进行细化，有

效地增加《固容规》在超高压水晶釜检验过程中的实用性。

2.2一般要求

2.2.2人员《特种设备检验人员考核规则》（TSGZ8002）

中规定了三类压力容器需要由压力容器检验师检验，《在役超

高压水晶釜超声波检测导则》（DB37/T1030）以及《特种设备

无损检测人员考核规则》（TSGZ8001）对检测人员作出了相关

规定。

2.2.2检验检测设备超高压水晶釜定期检验中需要用到的

设备为直尺、超声波检测仪、磁粉检测仪、测厚仪、千分尺、

塞尺等，都不在国家强检目录内，但NB/T47013.1中规定，超

声波检测仪、磁粉检测仪、测厚仪等可进行量值溯源的无损检

测设备，应由有资质的单位进行定期校准，未在国家强检目录

且不能进行量值溯源的检验检测设备也应做好设备的期间核查

工作，确保设备的完整良好。

2.2.2检测条件为保证检验工作安全、顺利地进行，规

定了使用单位在检验前应做好的准备工作，TSG21第8.2.3中做

了通用要求，具体到超高压水晶釜的定期检验的准备工作包括：

确定被检水晶釜处于停工状态，将水晶釜内介质排空，清理干

净，水晶釜外侧保温及其附件拆除干净，露出水晶釜本体。

2.3检验项目及方法

根据水晶釜的生产结构、工作参数、失效模式和TSG21中

关于压力容器定期检验的规定，确定水晶釜的定期检验项目为

资料审查、宏观检查、外径测量和变形测量（几何尺寸检查）、

壁厚测定、硬度检测（材质劣化检查）、超声检测、磁粉检测、

安全附件检查，根据检验时部分项目检测结果，再确定是否需

要强度校核、金相检验和耐压试验

2.3.1资料审查定期检验前应审查的资料内容主要是根

据TSG21的有关要求整理而成。

2.3.2宏观检验

①要求检查铭牌与釜体号是否对应，确定所检设备正确，

尤其是多台水晶釜同时检修时，防止水晶釜上下两端，堵底螺、

上卡箍等部件因上错而造成的连接密封不好的情况。另外，由

于水晶釜为电加热，外边缠绕一层加热带，容易釜灼伤釜体，

所以应检查釜体有无电弧灼伤、裂纹等宏观缺陷。

②由于釜体自身结构，在釜体两端存在螺纹，水晶釜一个

生产周期为40天左右，经常拆卸，且釜体本身上下端受热不均，

上下釜体螺纹受力不均，易产生螺纹损伤。因此，应检查主要

受压元件螺纹部位（如釜体上端部外螺纹、组合卡箍、上法兰

等螺纹）是否变形，必要时用专用牙型模板检查，对于螺纹变

形的予以更换。

③测温孔用来测量釜体温度，编者在日常检验中遇到过使

用单位为了更准确地测出釜体内部的温度而私自加设测温孔现

象，所以在检验中要检查测温孔是否符合设计图纸。

④釜体内表面接触介质（碱溶液），易受介质的影响，且

釜体底部内表面有堵底螺栓的内螺纹及加工台阶，在底部易产

生应力腐蚀，由于内径较小，检验人员无法进入内部进行检验，

因此，必须用内窥镜检查釜体内表面有无腐蚀、划伤、擦伤、

裂纹等缺陷，根据人员在设备内部操作需要的空间，规定了内

径小于500mm以下的水晶釜采用内窥镜检查釜体内表面、开孔

处等部位有无腐蚀、划伤、擦伤、裂纹等缺陷，尤其应注意检

查内径尺寸突变（如内径台阶）等应力集中部位有无裂纹（包

括应力腐蚀）。对于内部检查发现釜体内表面存在腐蚀时，在

确定腐蚀部位后，在其对应的外壁应增加测厚检查，以确定剩

余厚度。

该项内容，在《固定式压力容器安全技术监察规程》中关

于宏观检查内容的描述中，针对超高压水晶釜的结构特点，细

化了检查釜体钢印号、因加热带造成的电弧灼伤，釜体表面的

测温孔、带螺纹的受压元件的外观检查。

2.3.3外观尺寸检查（外径测量和变形测量）外径测量和

变形测量属于固定式压力容器安全技术监察规程》中的几何尺

寸检查，水晶釜为整体锻造成型，没有焊缝，外径测量和变形

测量最能反映釜体局部变形情况，每个截面转角90°分别测量，

可以准确地测出釜体的外径，从而判断釜体的圆度。截面位置

的固定也利于下次检验时检测数据的可比较性，便于变形的长

期检测，类似于锅炉用管道固定的儒胀测量点，因此规定了外

径测量的位置为从距离釜体底部端面1/5、2/5、3/5和4/5处。

根据水晶釜的制造和工作特点，釜体下端使用温度比釜体上端

高30~50℃，因此，釜体下端最易产生局部变形，且根据以往案

例和检验经验也反映局部变形都发生在釜体下端，所以变形测

量集中在距离釜体下端面500mm内，一般利用500mm~1000mm长

的游标卡尺作为标准尺，在釜体底部沿周向找出最大变形位置。

该项内容，在《固定式压力容器安全技术监察规程》中关

于宏观检查内容的描述中，针对超高压水晶釜的结构特点，细

化了几何尺寸检验和外观检验，对釜体的圆度测量方法和部位

有了明确的规定，对釜体的变形情况和计算公式以及主要的测

量部位进行了详细的规定。

2.3.4硬度测量通过硬度检测可直接反映出材料力学性

能的变化情况，而水晶釜超温运行，对材料的硬度值影响很大，

往往反映为硬度值降低。为保证检测数据的稳定和准确，且便

于数据的对照分析，通常在外径检查部位及检验人员有怀疑部

位进行测量，截面位置的固定也利于下次检验时检测数据的可

比较性，便于硬度的长期检测。

该项内容，在《固定式压力容器安全技术监察规程》中关

于材料分析内容的描述中，针对超高压水晶釜的材料特点以及

水晶釜的使用工艺，细化了硬度检测的部位以及增加硬度检测

的情况。

2.3.5磁粉检测釜体变形意味着釜体内部金属产生弹性变

形、塑性变形直至发展成裂纹，根据水晶的工作原理，釜体下

端为易发生变形区域，所以从釜体底部端面开始计算，进行不

低于50%的磁粉检测，因为根据NB/T47013-2015规定，对于铁

磁性材料的表面及近表面缺陷，磁粉检测相比较于其他检测方

法，在操作的可实行性及缺陷识别灵敏度方面，是最为合适的

一种检测方法，并且在水晶釜运行一定的周期后，可逐步减少

磁粉检测的比例。釜体、卡箍、法兰、主要紧固螺栓等主要受

压元件的螺纹表面，由于受力情况复杂，应力集中程度高，易

产生裂纹，且水晶的生长周期一般为1到3个月，这些部位经

常拆卸，因此，对主要受压元件的螺纹部位，进行磁粉检测并

且检测比例为100%，以检查有无裂纹。磁粉检测具体按照

NB/T47013.4规定执行。

该项内容，在《固定式压力容器安全技术监察规程》中关

于表面缺陷检测内容的描述中，针对超高压水晶釜的材料特点

以及水晶釜的使用工艺，细化了表面缺陷重点检测部位以及重

点检测部件。

2.3.6超声检测从釜体外表面采用超声检测的方法能够检

测釜体内部缺陷和内表面缺陷。由于水晶釜为厚壁圆筒结构，

其内外径之比小于0.65，超声检测难度很大，且沿釜体轴向缺

陷的检测已不适用于NB/T47013.3，DB37/T1030规范是专门针

对水晶釜釜体规定了超声检测（纵波和横波检测）的技术要求、

测试方法和缺陷评定方法，具有很强的实用性，因此关于水晶

釜釜体的超声检测具体按照DB37/T1030规定执行。

该项内容借鉴省内已实施的专门用于超高压水晶釜超声检

测的地方标准《在役超高压水晶釜超声波检测规程》实施，并

对检测比例进行了明确的要求。

2.3.7安全附件、金相检测、强度校核、耐压试验都是依据

TSG21要求而定。

3安全状况等级评定

3.1资料问题超高压水晶釜为所有压力容器中危险系数

较高，危害性较大的设备，若无资料证明设备的设计及制造过

程符合相关规范、无合法出厂证明材料的，一律不得投入使用。

对部分资料缺失但不影响对该设备安全状况等级评判的可以根

据具体情况定2级或者3级。

该项内容，在《固定式压力容器安全技术监察规程》中关

于材料问题定级内容的描述中，针对超高压水晶釜的使用工艺

及失效后果，细化了资料不明情况下的定级准则。

3.2材质劣化及变形依据三明市锅检所曾钦达论文“水晶

釜变形的检测与评级探讨”中关于硬度与变形的关系以及与评

级的关系，当釜体鼓胀变形在0.25mm以下（直径增大0.5mm），

材料力学性能没有明显变化，硬度值变化不明显，金相组织没

有变化，当釜体鼓胀变形超过0.25mm（直径增大0.5mm）时，

变形区材质的硬度会产生比较明显的下降，下降值约为20-40HB，

但底部最低硬度值一般均在300HB以上；变形超过1mm时，变

形区除材质的硬度显著降低外，下降值约为30-50HB，一般还伴

随着晶粒变粗、珠光体球化等材质劣化现象，并且底部硬度都

在280HB以下，此时，如果继续使用容易发生堵底泄漏、堵底

螺后退飞出等严重危及安全的事故。因此在检验中可以把变形

分为严重变形（＞1.0mm）、一般变形（0.25mm～1.0mm）和轻

微变形（＜0.25mm）三种情况，结合硬度测定情况综合判定，

严重变形的应判废，对于一般变形的，如变形较大，底部硬度

测定值小于300HB，也应当判废，其他情况则可继续使用。因此

规定当变形量≤0.25mm时定3级，0.25mm＜变形量≤1.0mm时

定4级，监控使用，变形量＞1.0mm时定5级，不得投入使用。

对于材质不明的水晶釜，由于其工作压力大，危险系数高，所

以定位5级，一律不得继续使用；对于硬度值与设计图纸相比

较下降20~40HB的，对应于轻微变形，定为2~3级；下降40HB

但高于300HB，对应于一般变形，定为4级；下降40HB但低于

300HB，对应于严重变形，定为5级。

该项内容在《固定式压力容器安全技术监察规程》中关于

变形问题定级、材质问题定级内容的描述中，针对超高压水晶

釜的使用工艺及失效后果，结合相关的研究成果细化了变形量

与定级的关系以及硬度值与设计值变化的情况与定级的关系。

3.3安全状况等级评定中的其他条款依据《固定式压力容器

安全技术监察规程》要求而定。

3.4评估周期的确定参考TSG21《固定式压力容器安全技术

监察规程》要求而定。

四、与我国现行法律、法规和其他强制性规范的关系；

本规范符合《固定式压力容器安全技术监察规程》等法律

法规的要求。

表2与其他法规和规范的关系

与本文件

分类名称关系描述

关系

本文件遵守固定式压力容器安

TSG21-2016《固定

资料全技术监察规程，并根据资料

式压力容器安全技细化

要求审查的相关细化对超高压水晶

术监察规程》

釜的要求

TSG21-2016《固定

式压力容器安全技

术监察规程》

NB/T47013《承压

本文件遵守该安全规程、方法，

检验设备无损检测》

遵守并根据超高压水晶釜的特殊性

要求DB37/T1030《在役

细化其中的检验要求

超高压水晶釜超声

波检测规程》

GB/T3409《超高压

容器》

TSG21-2016《固定本文件遵守相关规程要求，并

结论

式压力容器安全技细化针对超高压水晶釜的特殊性，

要求

术监察规程》提出进一步的要求

五、重大意见分歧的处理结果和依据

无

六、对地方规范自发布日期至实施日期之间的过渡期的建议及

理由

过渡期的建议：检验单位可在规范发布前按照《固定式压

力容器安全技术监察规程》的要求进行检验。

理由：本规范为在《固定式压力容器安全技术监察规程》

基础对其在超高压水晶釜检验要求的细化，规范实施以后可参

照本规范进行检验。

七、项目的预期效果及部分工作实践资料

预期效果：该规范的实施将成为针对在用超高压水晶釜制

定的专门的检验规范，是对现有检验规范的有力细化，指导检

验工作的顺利进行。弥补了常用压力容器检验规范和规范并没

有考虑到在用超高压水晶釜的特殊性，不能完全覆盖此类压力

容器的特点。

部分工作实践资料：前期检验人员已经将本规范的检验方

法作为检验超高压水晶釜的专用检验方案用于现场的检验工作

中去，先后在山东泰安、江西九江等地检验超高压水晶釜100

余台，下图是检验人员在山东博达光电有限公司检验现场照片。

经过现场检验，发现了大量缺陷，其中不仅包括釜体的分

层、表面凹坑、裂纹等缺陷，也包括釜体下端变形量超过0.25mm

的情况，也有因使用单位违规在水晶釜釜体进行测温点施焊而

造成釜体产生裂纹的现象，也有因加热片不规范加热而造成釜

体表面电弧灼伤产生凹坑和凹痕的现象，对存在这些缺陷的设

备，有些作报废处理，有些根据要求，做圆滑过渡处理，必要

时进行无量纲计算，缩短检验周期，加强使用过程中的监控处

理。

八、废止现行有关规范的建议；

无。

九、其他应予说明的事项。

本规范参考的相关标准文献如下：

GB/T34019超高压容器

NB/T47013承压设备无损检测

3、TSG21固定式压力容器安全技术监察规程

4、TSGZ8001特种设备无损检测人员考核规则

5、TSGZ8002特种设备检验人员考核规则

6、DB37/T1030在役超高压水晶釜超声波检测规程

7、刘康林等，超高压水晶釜的失效机理研究.中国机械工

程，2011,22（8）:914-916.

8、陈成明，高压水晶釜的全面检验方法.石油与化工设备，

一、工作简况，包括任务来源、协作单位、主要工作过程、主

要起草人及其所做的工作等；

（一）任务来源

本项目由山东省市场监督管理局立项，根据《山东省市场

监督管理局关于印发2020年地方规范制（修）订计划项目的通

知》要求，决定进行《在用超高压水晶釜定期检验规则》地方

标准的制定。

表1相关起草人信息

姓名职称单位

孙洪彬高级工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

孔鹏工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

朱金朝高级工程师临沂市特种设备检验研究院

滕金兵高级工程师临沂市特种设备检验研究院

徐玉华高级工程师临沂市特种设备检验研究院

贾德高级工程师济南市特种设备检验研究院

衣粟研究员山东省特种设备检验研究院集团有限公司

李刚高级工程师淄博市特种设备检验研究院

张国庆高级工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

吴畏高级工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司

王培东工程师山东省特种设备检验研究院集团有限公司