浅谈安全阀型式试验样品抽样规则

浅谈安全阀型式试验样品抽样规则

孙琦谢常欢余爱枝谢青延

（深圳市特种设备安全检验研究院深圳518109）

摘要：样品抽样是型式试验的重要步骤之一，抽样原则的确定对安全阀型式试验的产品质量安全可靠性有极大保障。目前，国内国外相关标准不尽统一，本文从相关标准的要求浅谈安全阀型式试验抽样原则。

关键词：安全阀；型式试验；样品抽样；排放系数

一、概述

型式试验是评价产品安全性能的重要手段。型式试验的重要工作步骤之一就是型式试验的样品抽样。型式试验的含义和性质在我国相关标准和欧盟97/23/EC中都有明确的规定：《特种设备监察条列》条文解释中规定型式试验目的是审查被设计、制造的特种设备是否存在不能满足安全性能的缺陷，验证制造企业其产品是否符合安全性能要求。

欧盟97/23/EC指令附录Ⅲ中关于型式试验定义是：指定机构确定和证明有关产品的代表样品（在欧盟97/23/EC中称为型式）符合其适用条款。……..指定机构进行或完成有关的检验和必要的试验，确定制造商是否对已选择的相关标准得以应用。

从以上含义和性质可以看出，型式试验就是特定产品样品的试验，通过产品样品的试验以验证制造企业生产符合安全性能的产品的能力，即以样品试验验证全部产品的设计、制造、出厂检验等质量安全控制手段是否符合相关标准要求，确保产品满足安全要求。

二、国内外相关标准、法规现状

从以上论述可以看出，型式试验的抽样是整个型式试验的重要步骤，型式试验的抽样规则是型式试验目的重要保障手段。

1. 《安全阀安全技术监察规程》（附件D）D3中描述了安全阀型式试验抽样规则

用于型式试验的安全阀样品按名称、型号（结构）随机抽取2件不同规格的样品（一般应当为大直径、低压力和小直径、高压力的组合）进行型式试验。一般情况下，型式试验的样品抽样基数应不少于5件。当型式试验不合格需要复验时，应当加倍抽取复验样品。

2. GB/T12241-2005《安全阀一般要求》5.2.2.4、5.2.

3.3中规定：

（1）对动作性能试验样品抽样规定

对每一通径的被试阀门，应采用3种有较大差别的弹簧进行试验。当需要对一个通径的阀门进行3种压力的试验时，可以在一台阀门上用3种有较大差别的弹簧来进行，也可以在3台同样通径

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的阀门上以3种有较大差别的整定压力来进行。

对于仅有一个通径而有多个整定压力的阀门，应当用能代表该阀门使用压力范围的4种不同的弹簧进行试验。（考虑到样品的封样、杜绝装配等外界因素的影响，在实际操作中一般都是在厂家不同工作压力的弹簧装好4只安全阀，封样后进行试验。因此，取样数量实际为4只安全阀。）（2）对排量性能试验样品抽样规定

对一给定的阀门设计应以3种通径，每一通径以3种不同的压力来进行试验。但当该通径数不多于6种时，则试验的通径数可减为2种。

当一个通径系列所包含的通径数从小于7种扩展到大于或等于7种时，则应对3种通径的阀门进行总共9种试验。

可以看出，对于动作性能试验，同一通径采用3台阀门法，而对于排量性能试验针对同一类型的阀门，不同的尺寸及整定压力而采用9台阀门法。

3. ASME PG-69.2中规定了不同抽样规则

1）三阀门法：进行排放量认证试验时，从每类同一尺寸、型式和整定压力的阀门中取三个阀门作为一组进行试验。

这里强调的是同一尺寸、型式和整定压力的阀门。取样原则相似于GB/T12241-2005中动作性能试验样品取样规定。

2）斜率法

如果制造厂希望对某一型式的泄压阀施打本规范的标志钢印，应对管子与喷嘴尺寸的每一组合各取四个阀门进行试验。此四个阀门的整定压力应基本上覆盖该阀门所使用的压力范围，或者覆盖进行认证试验所采用的试验设备所能提供的压力范围。

这里强调的是每一组合各四个阀门，但是这个组合要求ASME中未作详细规定。

3）排放系数法

对于每种型式的阀门，安全阀或安全泄放阀制造厂应对每三种不同的尺寸至少提供三个阀门（总共九个）供试验用。某一尺寸的每个阀门应在该阀门的使用压力范围内的不同压力下进行整定，或者在试验场所的试验设备所能提供的压力范围内的不同压力下进行整定。

这里九个阀门是指每三种不同的尺寸中每个阀门有三种不同的整定压力，这样合计是9只阀门，也就是我们俗称的九台阀门法。

在ASME三阀门法中进行排量认证时，它指的是从从每类同一尺寸、型式和整定压力的阀门中，而排放系数法三种不同的尺寸至少提供三个阀门（总共九个）供试验用，因此，三阀门法是排放系数法中的一个步骤。等同于GB/T12241中动作性能试验中试验程序的三个阀门。

从以上对比分析可以看出GB/T12241与ASME在取样规则上本质上是基本一致的

三、不同取样规则对型式试验数据处理的影响

安全阀排放量的测试是安全阀型式试验的核心内容之一，也是安全阀产品质量安全核心内容之一。《安全阀技术监察规程》要求，安全阀型式试验项目及内容要求为：1）设计审查；2）样品检验与试验，本项共有8项要求，其中第7项要求对被试安全阀进行排量及排量系数确定。

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我们认为针对安全阀排放要求，排放系数的形式比排放量的形式更为合理，理由是：

以干饱和蒸汽理论排放量为例：

Wts=5.25APd

Wts——理论排量

A——流道面积

Pd——实际排放压力

由上述可以看出，即使是同一只安全阀在不同排放压力下排量都是变化的，最终考核目标以及今后工程上的实际运用还是以排量系数为主。

在样品取样、试验结束后、试验结果的处理上，由于取样的不同其试验结果的处理也不同。

1. 国内外相关标准对排放系数或排放量的确定

（1）GB/T12241-2005 《安全阀一般要求》的确定原则

GB/T12241-2005 《安全阀一般要求》中提出：

（a）对新设计或专门设计的阀门，仅制造一个通径而有多个整定压力时，应在4种不同整定压力下进行试验。这些试验压力应能代表阀门使用的压力范围，或由试验设备的能力来决定。根据这4此试验测定的排量作出对应于进口绝对压力的图点，并通过这4点和0-0点作一直线。如果不是所有的图点都落在该直线的±5%范围内，独立监察机构将要作补充的试验，指导确信满足这一要求为止。

（b）在所述的一切排量试验方法中，其各个最终试验结果对其算术平均值的偏差都不得超过±5%，否则独立监察机构将要求作补充的试验，直到满足这一判据。

此项要求（a）部分针对新设计或专门设计的阀门，仅制造一个通径而有多个整定压力本质上等同于PG-69.2.2的斜率法排放量确定的方法。（b）部分针对通用型式试验等同于ASME的排量系数法（九台阀门法）。

（2）ASME的确定原则

（a）三阀门法

此组中每个阀门的排放量与该组排放量平均值的偏差应在±5%范围内。如果此三个中有一个的偏差大于此范围，应另取两个阀门替代此阀门，并按此四个阀门的数据求得该组阀门（不包括换下的阀门）排放量的新平均值。如果四个阀门中任一个阀门的排放量的新平均值。如果四个阀门中任一个阀门排放量与新平均值的偏差不在±5%范围内，则对该种型式的阀门应拒绝认证。

对于每类同一型式、尺寸和整定压力的阀门，应取平均排放量的90%作为此类阀门的额定排放量。

（b）排放系数法

应将进行试验的九个阀门的系数K D（单独排放系数）的平均值乘以0.90作为此种型式阀门的排放系数K D，每个单独的排放系数K D与所求得的平均系数的偏差应在±5%范围内。对于不满足上述要求的阀门，授权观察员应要求另取两个阀门替代偏差超过±5%范围的每个阀门进行复试，但替代的阀门总数不得超过四个。如果仍有一个阀门的系数K D与新平均值（不包括换下的阀门）的偏差

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不在±5%范围内，则对这种型式的阀门拒绝认证。

（c）斜率法

计算出每个数据点实测排放量对流体压力的斜率W/P并加以平均：

斜率=W/P=实测排放量/流体的额定绝对压力

所有试验所得的斜率必须在其平均±5%的范围内，即

最小斜率=0.95×平均斜率

最大斜率=1.05×平均斜率

因此，GB/12241中的动作性能试验、排量试验中的试验程序本质上是与ASME PG69中的三阀门法、斜率法、排放系数法是一致的。

2. 《安全阀安全技术监察规程》的确定原则

在《安全阀安全技术监察规程》中没有明确提出对被试阀门排放量、排放系数的处理原则及处理方法。

以上分析可以看出，GB/T12241与ASME不仅在取样规则上有较明确的规定，对取样后试验结果的处理上也作了详尽的规定。《安全阀安全技术监察规程》在取样原则的规定上较为单一，在试验数据的处理上未作相关规定。

四、总结

从以上分析可以看出，为保持标准的一贯性，我们认为ASME PG69对我们安全阀型式试验排放系数的确定更有指导性和操作性。在安全阀的取样原则上对同一类型安全阀建议采用排放系数法（俗称9台阀门法），对于新设计或特殊设计的阀门，仅制造一个通径、多个整定压力时建议采用斜率法（4台阀门法）。

参考文献：

[1] TSG ZF001-2006.《安全阀安全技术监察规程》[S]

[2] GB/T 12241-2005. 《安全阀的一般要求》[S]

[3]ASME 2007版[S]

作者简介：孙琦，1973年6月生，男，工程师，热能工程。此论文已发表在《中国特种设备安全》（国家级）2011年第7期。

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