辛明亮, 鄭偉義, 李茂東, 王　曉, 馬建萍

(1 廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院,廣東　廣州　510663；2 國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(福州),福建　福州　350002)

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化工機(jī)械

非金屬制承壓設(shè)備分類形式的幾點(diǎn)思考*

辛明亮1, 鄭偉義2, 李茂東1, 王曉1, 馬建萍1

(1 廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院,廣東廣州510663；2 國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(福州),福建福州350002)

與金屬分類體系不同，非金屬分類體系還不清晰，給非金屬制承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)制定過程中帶來不便。本文從材料分類出發(fā)，對(duì)比了金屬材料與非金屬材料的分類特點(diǎn)，給出商品化應(yīng)用程度高的聚乙烯燃?xì)夤艿篮筒Ａт撝瞥袎涸O(shè)備在分類體系中的層次。明確非金屬制承壓設(shè)備分類形式，規(guī)范分類體系將有助于規(guī)范非金屬制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)框架的制定，提高并規(guī)范本專業(yè)內(nèi)的系列標(biāo)準(zhǔn)。

非金屬; 分類體系; 金屬; 無機(jī)非金屬

國家質(zhì)檢總局2016年2月22日批準(zhǔn)TSG 21-2016 《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《大容規(guī)》)，2013年國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局下達(dá)制訂《大容規(guī)》的立項(xiàng)任務(wù)書，旨在形成關(guān)于固定式壓力容器的綜合規(guī)范。在此《大容規(guī)》規(guī)定的適用范圍里將塑料壓力容器排除在外，材料部分設(shè)計(jì)到的非金屬材料有：石墨壓力容器材料和纖維增強(qiáng)塑料壓力容器材料[1-5]。本文探討的內(nèi)容正是在此《大容規(guī)》的基礎(chǔ)上，介紹幾種非金屬承壓設(shè)備分類形式的現(xiàn)狀以趨勢(shì)。

非金屬承壓設(shè)備不同于金屬承壓設(shè)備，具有耐腐蝕、使用壽命長、質(zhì)輕、維護(hù)簡(jiǎn)單、綜合成本低等特點(diǎn)，逐步有取代金屬的趨勢(shì)，尤其是在市政管網(wǎng)領(lǐng)域。非金屬材料包括無機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料和高分子材料三類，其中復(fù)合材料在承壓設(shè)備中應(yīng)用相對(duì)廣泛，因此，復(fù)合材料也在《大容規(guī)》中占有較大比重。

由于非金屬制承壓設(shè)備的應(yīng)用時(shí)間較短，缺乏必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，存在標(biāo)準(zhǔn)明顯滯后的現(xiàn)狀，尤其是整體性的把控非金屬制承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)體系制定，造成目前國內(nèi)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)制定，標(biāo)準(zhǔn)層次不明進(jìn)而制約了非金屬制承壓設(shè)備的發(fā)展應(yīng)用。

1　無機(jī)非金屬材料分類相對(duì)成熟

在材料科學(xué)發(fā)展過程中，無機(jī)非金屬材料愈來愈受到人們的重視，它與金屬材料、高分子材料，構(gòu)成材料科學(xué)的三大支柱，我無機(jī)非金屬材料占材料科學(xué)中的一大部分，近年來世界各國都極為重視對(duì)它的研究、發(fā)展和應(yīng)用。我國非金屬礦產(chǎn)品及非金屬制品資源豐富，種類繁多，在國民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)生活中發(fā)揮出來越重要的作用[6]。

從定義上看，無機(jī)非金屬材料的家族龐大復(fù)雜，但如果按一定的規(guī)律分類的話，卻非常簡(jiǎn)單；按分子結(jié)構(gòu)來分類，可分為：晶體和非晶體。按化學(xué)成分來分，可分為：?jiǎn)钨|(zhì)和化合物。按其功能來分，可分為：工程材料和功能材料。非金屬制承壓設(shè)備中現(xiàn)行的材料有石墨設(shè)備、陶瓷設(shè)備還有少量的無機(jī)非金屬復(fù)合的設(shè)備。

從以上的分類可以看出，無機(jī)非金屬材料包含的內(nèi)容是非常豐富的，而且用途十分廣泛，幾乎可以說無所不在，包羅萬象[7]。

納米材料機(jī)構(gòu)的特殊性，在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，無機(jī)非金屬納米材料在21世紀(jì)已初放光芒，成為具有決定性作用的技術(shù)之一，備受各國科學(xué)家關(guān)注。用納米級(jí)超細(xì)原料制造的陶瓷材料，由于納米級(jí)顆粒具有高的比表面積，其燒結(jié)動(dòng)力學(xué)將發(fā)生很大變化，可在很低溫度和很短的時(shí)間內(nèi)完成燒結(jié)過程，甚至于可以用化學(xué)結(jié)合法制造陶瓷而不用燒結(jié)。人類文明和進(jìn)化往往是由新材料的發(fā)展和應(yīng)用帶來的，也是其這個(gè)時(shí)代的象征，無機(jī)非金屬材料的發(fā)展已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其自身的范疇，它關(guān)系到各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和新產(chǎn)品、新技術(shù)的革新，它將為材料科學(xué)的發(fā)展，發(fā)揮它更大的作用。

2　非金屬承壓設(shè)備分類局部清晰，整體混亂

在非金屬承壓設(shè)備分類中，塑料制品的分類方法已經(jīng)相當(dāng)清晰。塑料制品根據(jù)材質(zhì)分類已經(jīng)是約定俗稱，在制品底部會(huì)有一個(gè)三角形的符號(hào)。1～7的數(shù)字在三角形中間，每個(gè)編號(hào)代表一種塑料容器，它們的制作材料不同，使用禁忌上也存在不同[8]。

復(fù)合材料成為非金屬材料一大類材料，可制備各向異性和各向同性材料，在很多承壓設(shè)備中得到應(yīng)用。由兩種或兩種以上不同材料組合而成的工程材料稱之為復(fù)合材料。復(fù)合材料有多種分類方法，根據(jù)使用性能不同，有結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料等；按照材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、層疊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、細(xì)粒增強(qiáng)復(fù)合材料和骨架增強(qiáng)復(fù)合材料；根據(jù)基體材料類型分類有樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、無機(jī)非金屬復(fù)合材料等；依據(jù)分散體的形態(tài)種類分類有連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、纖維織物和編織體增強(qiáng)復(fù)合材料、片狀材料增強(qiáng)復(fù)合材料、短纖維或晶須增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等；按照增強(qiáng)纖維類型分類有碳纖復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、高分子纖維復(fù)合材料、無機(jī)陶瓷纖維復(fù)合材料等；依據(jù)其兩者組成可分為金屬和金屬復(fù)合材料、金屬和非金屬復(fù)合材料、非金屬和非金屬復(fù)合材料；根據(jù)制造方法差異可分為纖維強(qiáng)化型復(fù)合材料、高分子復(fù)合材料、陶瓷系復(fù)合材料[9]。

防腐蝕壓力管道元件分類，主要包含有按照加工工藝分類，內(nèi)外涂敷、內(nèi)襯防腐蝕材料壓力管道元件以及搪玻璃壓力管道元件3大類。

研究建立防腐蝕壓力管道元件標(biāo)準(zhǔn)分類體系，保障了我國與國外標(biāo)準(zhǔn)要求的步調(diào)一致，為行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、在用防腐蝕壓力管道元件系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)防提供了技術(shù)支撐和技術(shù)服務(wù)，為行業(yè)構(gòu)建科技支撐體系作出了貢獻(xiàn)，而對(duì)于規(guī)范產(chǎn)品市場(chǎng)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)“安全發(fā)展、節(jié)約發(fā)展”具有重要作用[10]。

以提升產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，滿足應(yīng)用需求為目標(biāo)，以廣大特檢，質(zhì)檢單位為主題，聚焦非金屬制承壓設(shè)備壓力管道及壓力容器在產(chǎn)品、方法、專用材料、專用工藝和裝備和綜合技術(shù)基礎(chǔ)等主要領(lǐng)域，統(tǒng)一籌劃、明確責(zé)任，增強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制(修)訂工作，建立、健全并優(yōu)化非金屬制承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)框架體系，推動(dòng)我國非金屬制承壓設(shè)備產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

非金屬制承壓設(shè)備分類體系，從材質(zhì)分為進(jìn)行一級(jí)分類，分為：塑料制、襯里及涂層制、陶瓷及玻璃制、復(fù)合塑料和合金塑料制。塑料制設(shè)備按照材料性能，又可分為熱塑性塑料和熱固性塑料；襯里及涂層制設(shè)備分為襯里制和涂層制；復(fù)合塑料分為鋼塑制和增強(qiáng)塑料制。襯里制根據(jù)襯的材料分為：襯塑、襯玻璃和襯石墨；涂層制也可分為：涂塑和涂玻璃(搪玻璃)。

目前，在國內(nèi)非金屬制壓力容器的應(yīng)用過程中，存在著制造標(biāo)準(zhǔn)雜亂無章、產(chǎn)品質(zhì)量收到標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不能很好的約束，形成制品良莠不齊、設(shè)計(jì)過程無依據(jù)、產(chǎn)品出廠及內(nèi)部檢驗(yàn)技術(shù)和方法相互交叉、不完善等問題，嚴(yán)重影響非金屬制壓力容器的推廣和應(yīng)用。

為了進(jìn)一步規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)，有必要為非金屬制壓力容器在產(chǎn)品制造、設(shè)計(jì)過程、產(chǎn)品檢驗(yàn)、施工與驗(yàn)收、使用及維護(hù)中涉及的技術(shù)要求和方法，建立完備而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)框架體系，就顯得尤為重要。通過標(biāo)準(zhǔn)框架體系的建立，逐步規(guī)范產(chǎn)品市場(chǎng)，提高非金屬制壓力管道的應(yīng)用技術(shù)水平。同時(shí)，根據(jù)目前非金屬制壓力容器應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的情況，結(jié)合國家對(duì)特種設(shè)備安全監(jiān)管的要求，有必要適時(shí)提出非金屬承壓設(shè)備系列標(biāo)準(zhǔn)的框架的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立起支撐國家壓力容器規(guī)程、支撐國家標(biāo)準(zhǔn)，為了特種設(shè)備產(chǎn)品安全的支撐與依據(jù)體系。

非金屬制承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化分類體系，非金屬制承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系按照層次序列分(X方向)、按照產(chǎn)品分類分(Y方向)、按照材料分(Z方向)。

非金屬制承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系按照層次序列分為：綜合技術(shù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(化工設(shè)備、燃?xì)庠O(shè)備、民用設(shè)備)、方法標(biāo)準(zhǔn)(檢驗(yàn)、試驗(yàn)和檢測(cè)方法)、專用材料標(biāo)準(zhǔn)、專用工藝和裝備(及軟件)標(biāo)準(zhǔn)等5大子體系。

非金屬制承壓設(shè)備的“非金屬”分為：聚烯烴(除碳?xì)渫獠缓渌氐母叻肿?、含氟類、含氯類、工程塑料、纖維復(fù)合材料、橡膠、陶瓷、玻璃、石墨等。

非金屬制承壓設(shè)備包括壓力容器和壓力管道，其中，“壓力容器”分為：塔式、臥式、球型儲(chǔ)罐、反應(yīng)釜、槽、換熱器，“壓力管道”分為：管材、管件、閥門、配件。宏觀上講，壓力管道也可叫做管狀壓力容器。

圖1　非金屬制承壓設(shè)備各級(jí)關(guān)系

近年來，由于聚乙烯燃?xì)夤艿?，和玻璃鋼制品的大量?yīng)用，研究人員將此類產(chǎn)品與其上一級(jí)分類，材料門類評(píng)級(jí)導(dǎo)致概念不清，給科學(xué)研究和交流帶來不必要的麻煩，單從材料這一門類分見下圖1。其中，聚乙烯燃?xì)夤艿缹儆诘谄呒?jí)，玻璃鋼制品屬于玻璃纖維增強(qiáng)熱固性材料同樣屬于第七級(jí)，同時(shí)，石墨容器屬于材料下屬無機(jī)非金屬下面的單質(zhì)材料里面的石墨也屬于第七級(jí)。

3　今后工作重點(diǎn)

3.1進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)制定工作

標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)生產(chǎn)和控制質(zhì)量，保證安全運(yùn)行的保障，系統(tǒng)的制定非金屬制承壓設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)體系，建立完善的聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，對(duì)今后國內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量提高以及提高國際競(jìng)爭(zhēng)力都有著深遠(yuǎn)的影響。我國現(xiàn)在正處于改革的攻堅(jiān)階段，在標(biāo)準(zhǔn)制定方面一定要把握住世界的脈搏，緊跟時(shí)代潮流，并根據(jù)我國國情做出相應(yīng)的調(diào)整，使得我國的標(biāo)準(zhǔn)制定工作更上一個(gè)新臺(tái)階。同時(shí)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)人才的培養(yǎng)也需各級(jí)政府和企事業(yè)單位提高認(rèn)識(shí)，給相關(guān)科技人員提供優(yōu)越的研究環(huán)境。

3.2加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)宣傳和培訓(xùn)

標(biāo)準(zhǔn)制定后的宣貫是標(biāo)準(zhǔn)推廣的重要手段，標(biāo)準(zhǔn)體系的建立更需要全體相關(guān)企事業(yè)單位的大力支持和配合，通過國家、行業(yè)、聯(lián)盟等各級(jí)團(tuán)體相互配合提高標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知及推廣。在人員培訓(xùn)方面，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)宣貫隊(duì)伍的人員素質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)悟深度也將決定標(biāo)準(zhǔn)推廣成功與否的重要指標(biāo)。企業(yè)通過宣貫和培訓(xùn)，將最大限度用好現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，提高相關(guān)企業(yè)貫徹執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的自覺性，促進(jìn)企業(yè)制造產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)水平的提升。

4　結(jié)　語

現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)管理力度相對(duì)“軟”，標(biāo)準(zhǔn)體系整體結(jié)構(gòu)“亂”，標(biāo)準(zhǔn)水平較“低”。為響應(yīng)國家《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》的號(hào)召，系統(tǒng)分析現(xiàn)階段非金屬承壓設(shè)備分類的不足及提出改進(jìn)意見，有助于整體提高科研人員認(rèn)識(shí)，促進(jìn)分類標(biāo)準(zhǔn)的完善。

構(gòu)建非金屬承壓設(shè)備系列標(biāo)準(zhǔn)的框架的目的是用來促進(jìn)非金屬壓力制容器標(biāo)準(zhǔn)表述的一致，為供需雙方交流提供一個(gè)共同語言，引導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)制定單位參照本框架制定的分類標(biāo)準(zhǔn)完善、補(bǔ)充非金屬制壓力容器系列標(biāo)準(zhǔn)。

非金屬承壓設(shè)備分類體系的制定有助于提高非金屬制壓力容器系列標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)性；有利于使用單位更好、更便捷的檢索需要的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，降低引用標(biāo)準(zhǔn)的沖突風(fēng)險(xiǎn)；有利于監(jiān)管部門參照制定相應(yīng)法律，監(jiān)管有據(jù)可依，提高特種設(shè)備安全性。

[1]邵鐵軍. 我國壓力管道監(jiān)督檢驗(yàn)現(xiàn)狀探討[J]. 創(chuàng)新科技,2013(12):84-85.

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Some Insights on the Classification and Representation of Non-metallic Pressure Equipments*

XIN Ming-liang1, ZHENG Wei-yi2, LI Mao-dong1, WANG Xiao1, MA Jian-ping1

(1 Guangzhou Special Pressure Equipment Inspection and Research Institute,GuangdongGuangzhou510663; 2FujianofNationalQualitySupervisionandInspectionCenterofPlasticProducts,FujianFuzhou350002,China)

Unlike classification system of metal, non-metallic classification system is still not clear, non-metallic system for pressure equipments in the process of establishing standard bring inconvenience. Based on material classification, the classification characteristics of metal materials and nonmetal materials were compared, high degree of commercialization application of PE gas pipeline and glass steel pressure equipments of hierarchy in the classification system were given. Clarified system of nonmetallic pressure equipments classification form, the standard classification system will help standard non-metallic system framework for the establishment of pressure vessel standards, improve and standardize the series standard in the professional.

non-metallic; classification; metallic; inorganic non-metallic material

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201504300806303, 201509010017)；廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目(2014KJ16)。

辛明亮(1985-)，博士，主任，工程師，從事塑料管道材料研發(fā)與檢測(cè)技術(shù)研究。

鄭偉義, 從事非金屬特種設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)及檢查研究。

TH49

A

1001-9677(2016)016-0170-03