球罐安全阀整定压力如何设置

引言
压力容器安全阀是确保压力容器安全运行必不可少的安全装置。安全阀的主要作用有二，一是确保压力容器在正常工作压力下不开启，保障设备的密封；二是确保压力容器在异常的超压状态下能够及时开启泄压以保障压力容器的安全，防止压力容器超压失效甚至发生爆炸事故。因此，合理设置安全阀的开启压力不仅可有效保障设备的安全运行，还是实现设备经济性设计的一项重要工作，尤其是一些投资金额大的大型液化石油气球罐。


1 标准及规范的相关要求
大型液化石油气球罐的建造，必须满足国家质量监督检验检疫总局颁发的特种设备安全技术规范TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中的相关要求。
（1）安全阀是最常见的一类超压泄放装置，安全阀的动作压力等同于整定压力（又称开启压力）。且安全阀的整定压力存在一定的偏差，其偏差值不应超过±3%整定压力或±0.015MPa的较大值。

（2）液化石油气球罐由于介质为易爆介质，GB/T12337-2014《钢制球形储罐》标准规定了该类球罐必须进行泄漏试验，而最常用的泄漏试验方法即为气密性试验。气密性试验压力等于设计压力。安全附件包含了安全阀，所以液化石油气球罐在进行气密性试验时，一般需要将安全阀装配上。

（3）液化石油气球罐，设计者应当在施工图中给出最高允许工作压力。最高允许工作压力是根据球罐各受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。

（4）根据最高允许工作压力的定义，结合图1所示，球罐各受压元件的有效厚度和计算厚度的区别仅为设计时所取的厚度圆整量。因为球罐的计算厚度为设计压力下球罐各受压元件的所需厚度，并考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的。因此，球罐最高允许工作压力与设计压力的差值仅仅取决于设计者所取的厚度圆整量的大小。






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图1  各项厚度之间的关系图



2 存在的问题
对于大型液化石油气球罐，为尽可能减少钢材消耗并减少焊接工作量，经常会采用奇数板厚的钢板并通过控制厚度负偏差来尽可能减少钢板的名义厚度。因此，厚度圆整量一般不会大于0.7mm，有时甚至可以做到几乎没有圆整量。由上文可知，厚度圆整量的大小直接影响最高允许工作压力与设计压力之间的差值，所以往往设计经济性越好的大型液化气球罐，其最高允许工作压力与设计压力越接近甚至等于设计压力。这将必然导致安全阀的开启压力存在无法设置在设计压力以上、最高允许工作压力以下的情况，无法全部满足上文所引述的规范及标准条款中的相关要求。

3 解决方案和建议
对于上文中提到的两个问题，最简单粗暴的解决方案有两个。一是通过加大厚度圆整量选用更厚的球壳板，以提高球罐的最高允许工作压力。二是通过降低球罐的设计压力并且不减薄球壳板厚度，人为增加设计压力与最高允许工作压力的差值。

目前行业内最常用的第三种解决方案，是将安全阀的整定压力设置在工作压力以上，最高允许工作压力以下。并将安全阀整定压力允许的最大值尽可能靠近球罐的最高允许工作压力，让安全阀整定压力允许的最小值尽可能大于工作压力。同时，通过在安全阀下设置截止阀来保障气密性试验的顺利进行。
另外一种解决方案，是结合多年的球罐建造经验，并建立在多次试验基础上而提出的。现将方案的基本思路和具体做法分享如下：

（1）安全阀的整定压力仍按第三种解决方案的要求进行设置。
（2）安全阀下不设置截止阀，或者虽设置但在气密性试验时，不关闭截止阀。
（3）采用一套安全阀背压装置，在安全阀出口侧设置一适宜的背压以保障安全阀在气密性试验时不开启，顺利完成球罐的气密性试验。

4 结语
现代压力容器建造技术的发展，最突出的特点是采用基于失效模式的设计方法，保证容器在完整寿命周期内的功能性、安全性和经济性。而对于大型压力容器而言，如何更好地兼顾功能性、安全性和经济性将更加能够体现设计人员的综合水平。本文正是基于上述压力容器“三性”的原则，进行的一些思考，并试图提出一些新的解决思路。当然，针对本文提出的问题，也有其他从业人员提出过其他的一些解决思路。例如，通过对安全阀进行二次整定等方式来解决以上遇到的相关难题。但和本文所提到的四种解决方案一样，均存在或多或少的不完美之处。比如有些方案存在经济性不足的缺憾、有些方案牺牲了部分功能性、而有些则在气密性试验时无法检测到所有的密封面或存在二次拆装的情况。

哪里的安全阀都一样，不超过设计压力或最高允许工作压力。

一般要求按GB/T150.1-2011，附录B，第B.4.7条取即可，若有特殊要求再按其特殊要求取。