日本第一种、第二种压力容器区别:PV值与检查要求

日方客户的规格书写着:你报价的储气罐不得是"第二种压力容器"(第二種圧力容器,dai-nishu atsuryoku yoki)。日本母公司的工艺工程师问你,新装的蒸汽加热换热器是不是"一压"(ichi-atsu)。或者,你们厂制造的容器要发往日本的工厂,对方想知道它在日本需要做哪些检查。几种情况问的其实是同一件事:按日本法律,这台容器属于哪一类?
先说结论:日本《劳动安全卫生法》把压力容器分成两大类。第一种压力容器(第一種圧力容器,dai-isshu atsuryoku yoki)是在内部进行加热、反应或蒸发的容器,以及贮存温度高于大气压沸点的液体的容器。第二种压力容器是贮存表压 0.2 MPa 以上气体的容器。完整的第一种容器每年要接受一次法定的性能检查,还要每月做一次自主检查;第二种容器每年做一次自主检查即可。
一台容器属于哪一类,取决于四项:内容物与用途、最高使用压力、内容积、筒体的内径和长度。下文依次说明,并附有速查表、PV 值计算示例、检查流程、判定流程图,以及可以发给日方的确认清单。
先提醒两点。第一,这是日本法律上的分类,只适用于在日本使用的容器;在中国境内使用时,以中国的《特种设备安全法》和 TSG 系列规程为准。第二,日语的"第一种"和中国的"Ⅰ类压力容器"不是一回事,甚至方向相反:日本的第一种监管最严,中国的Ⅰ类风险最低。详见文末"与中国国内规定的对照"一节。
目录
日本法律中的"压力容器"是什么
日本法律所说的压力容器,是内部压力高于大气压的容器,但锅炉除外。换热器、高压釜(autoclave)、蒸馏器、贮存压缩空气的储罐,都是典型例子。
锅炉是另一个类别:用火或其他热源加热水,产生高于大气压的蒸汽或热水,再供给别处使用。很多压力容器就处在接收这些蒸汽的一侧。
气瓶等高压气体容器,归另一部法律《高压气体保安法》管辖。受该法、《电气事业法》或《燃气事业法》监管的容器,不适用《劳动安全卫生法》的制造许可和检查规定。但有些义务仍然保留,例如第一种容器仍要选任作业主任。
用蒸汽加热的换热器多属第一种;空压机配套的储气罐多属第二种。
仅为典型示例。实际属于哪一类,取决于用途(加热、反应、蒸发或贮气)、最高使用压力、内容积以及筒体的内径和长度。
内部带压的设备一旦破裂,会对周围造成严重损害,所以《劳动安全卫生法》从三个方面对它进行管理:
- 构造要求由国家规格规定,例如《压力容器构造规格》。
- 制造和设置时要接受法定检查(焊接检查、构造检查、落成检查等)。
- 设置之后,要持续接受性能检查或定期自主检查。
法律把压力容器分为第一种和第二种。第一种中尺寸较小的称为小型压力容器(小型圧力容器,kogata atsuryoku yoki);小到两类都不算的容器,俗称简易容器(简易容器,kan'i yoki,通称)。
这套分类属于日本法律,适用于在日本使用的容器。在日本境外的工厂,仍由当地的法规和监管部门决定要求。对多数读者来说,更常见的场合是在日方工程师写的规格书和图纸里遇到这些词,或者容器要运往日本。
第一种与第二种压力容器的区别
日本现场常把第一种简称"一压"(一圧,ichi-atsu),把第二种简称"二压"(二圧,ni-atsu)。下表对比了两类的主要差别。
| 项目 | 第一种(一压) | 第二种(二压) |
|---|---|---|
| 内容物与用途 | 加热、反应或蒸发;贮存温度高于大气压沸点的液体 | 贮存表压 0.2 MPa 以上的气体 |
| 类别如何判定 | PV 值,加上筒体内径和长度 | 内容积,加上筒体内径和长度(不使用 PV 值) |
| 制造与设置时 | 制造许可、构造检查;设置申报、落成检查 | 须通过个别检定(個別検定,kobetsu kentei) |
| 设置之后 | 性能检查(原则上每年一次)+每月自主检查 | 至少每年一次自主检查 |
| 作业主任 | 需要选任,较小的容器可免 | 不需要 |
| 典型设备 | 蒸汽加热的换热器、高压釜 | 空压机的储气罐 |
真正的区别在于容器里装的是什么、里面发生什么:
- 第一种:通过加热、反应或蒸发在内部产生蒸气的容器,以及贮存温度高于大气压沸点的液体的容器
- 第二种:贮存表压 0.2 MPa 以上气体的容器,已经属于第一种的除外
第一种有时被说成"装饱和液体的容器",但法令实际规定了四种类型。判定看的是容器在做什么,而不只是内容物的状态。
加热器、反应器和蒸发器的条件是容器内压力高于大气压;蓄压器的条件是贮存温度高于大气压沸点的液体(《施行令》第1条第5号)。
示例设备取自日本厚生劳动省(MHLW)2006年研讨会资料。决定类别的是用途和尺寸,而不是设备名称。
之所以分成两类,是因为第一种容器一旦破裂,危害要大得多。靠压力才保持液态的高温液体,压力一降就会瞬间闪蒸成蒸气,急剧膨胀,破裂就更猛烈。这就是第一种监管更严的原因。
两类各自还有更细的分级,下面会讲。如果只想给手头的某台容器定类别,可以直接跳到判定流程图。
第一种的细分与 PV 值
属于第一种类型的容器,按尺寸和压力分为三档。监管从严到宽依次是:第一种压力容器>小型压力容器>简易容器。
"简易容器"不是法令中定义的用语,而是对《施行令》第13条第3项第26号所列容器的俗称。这类容器只要求按《简易锅炉等构造规格》制造。
日本法令用两种方法判定:最高使用压力乘以内容积(PV 值),以及筒体尺寸。只要按其中任何一种方法符合较轻一档的条件,该容器就归入较轻的一档。
- 不属于第一种:PV≦0.004,或者在 0.1 MPa 以下时"内容积≦0.04 m³"或"内径≦200 mm 且长度≦1000 mm"
- 小型压力容器:PV≦0.02,或者在 0.1 MPa 以下时"内容积≦0.2 m³"或"内径≦500 mm 且长度≦1000 mm"
按 PV 值分类
设 P 为最高使用压力(MPa,表压),V 为内容积(m³)。第一种类型的容器按 PV 值分档如下。这些界限值只在上述单位下成立,用 bar、L 等单位时要先换算再计算。
恰好等于界限值时,归入较轻的一档("以下"在较轻一侧)。
P=最高使用压力(MPa,表压);V=内容积(m³)。越靠上监管越严。此标尺只用于第一种类型的容器(加热、反应、蒸发,或贮存高于沸点的液体),不能用于判定第二种。
这里的压力指构造上允许的最高表压,而不是正常运行压力(《锅炉及压力容器安全规则》第1条)。实际操作中,应从容器的规格书或图纸上取值。如果把压力表读数的运行压力代入,可能把容器误判到更轻的一档。
安全阀要调整为在最高使用压力以下起跳(同规则第65条)。有两个以上安全阀时,第二个及以后的可以设定到最高使用压力的 103%以内。所以判定类别时,要把容器的设计压力和安全阀整定压力放在一起核对。
PV 值计算必须用表压,不能用绝对压力。绝对压力会把 PV 值算大,使容器被误判到更严的一档。
以下数字为虚构,用来演示各档是如何得出的。
例A 是第一种压力容器,但它是内容积 5 m³ 以下的加热器,不需要选任作业主任(《施行令》第6条第17号)。性能检查和每月的自主检查仍然需要。
按筒体内径和长度分类
对最高使用压力在 0.1 MPa(表压)以下的容器,筒体的内径和长度也会决定它属于哪一档。
只要有一个尺寸超出较轻一档的范围,仅凭尺寸条件就不能降档。
如果按内容积或 PV 值能归入更轻的一档,仍以更轻的一档为准。
- 内径≦200 mm 且长度≦1000 mm:不是第一种(简易容器或不适用)
- 内径≦500 mm 且长度≦1000 mm:小型压力容器
- 内径>500 mm 或长度>1000 mm:按尺寸条件属于第一种(按内容积或 PV 值能归入更轻一档的,仍以更轻的为准)
0.1 MPa 以下的容器还有内容积条件(0.04 m³ 以下排除,0.2 m³ 以下为小型)。不过在这个压力下,这两个容积必然对应 PV≦0.004 和 PV≦0.02,所以结果与按 PV 值判定相同。因此对低压容器来说,真正在 PV 值之外起作用的,是筒体尺寸条件。
对细长、容积大的容器要特别留意:筒体长度一旦超过 1000 mm,尺寸条件就帮不上忙了。筒体长度怎么量等边界细节,请向制造商或所辖的劳动基准监督署确认。热水系统的密闭式膨胀罐就是常见的一例,根据水温和压力,可能落入第一种或第二种。
第二种的细分与尺寸条件
第二种一侧只有两档:第二种压力容器和简易容器,第二种更严。第二种不使用 PV 值。贮存表压 0.2 MPa 以上的气体,并且满足任一尺寸条件的容器,就是第二种。两个尺寸条件,一个看内容积,一个看筒体尺寸。
按压力和内容积分类
- 0.2 MPa 以上且内容积 0.04 m³(40 L)以上:第二种压力容器(《施行令》第1条第7号イ项)
- 高于大气压但低于 0.2 MPa,且内容积超过 0.1 m³(100 L):简易容器(第13条第3项第27号)
- 其他情况(例如低于 0.2 MPa 且 0.1 m³ 以下):不适用
举个例子:空压机出口的 0.5 m³(500 L)储气罐,在 0.93 MPa 下使用。它超过 0.2 MPa,容积也超过 0.04 m³,所以是第二种压力容器。
同样是 0.5 m³ 的罐,如果最高只用到 0.15 MPa,就不是第二种。因为超过 0.1 m³,它属于简易容器,必须按相应的构造规格制造。
按筒体内径和长度分类
这个条件适用于 0.2 MPa 以上的气体容器。
内径 200 mm 以上且长度 1000 mm 以上,即使容积不到 0.04 m³,也是第二种压力容器。
依据《施行令》第1条第7号ロ项。0.2 MPa 以上的气体容器,容积不足 0.04 m³ 且不满足尺寸条件的,不适用;它也不可能是简易容器,因为简易容器要求容积超过 0.1 m³。
细长的筒体会让小容器成为第二种。例如内径 200 mm、长 1000 mm 的圆筒,容积约 0.031 m³,达不到 0.04 m³,但按尺寸条件仍是第二种。
反过来,一个 0.03 m³ 的小罐在 0.9 MPa 下使用,筒体内径 250 mm、长 600 mm,两个条件都不满足,不适用。只有低于 0.2 MPa 的气体容器才可能是简易容器。
各类别的检查与手续
各档在制造、设置时有各自的手续,设置之后还有定期检查:
- 第一种压力容器:原则上每年接受一次登记机构(如日本锅炉协会)的性能检查(性能検査,seino kensa),更新检查证;另外至少每月做一次定期自主检查
- 小型压力容器:至少每年一次定期自主检查
- 第二种压力容器:至少每年一次定期自主检查
- 简易容器:没有定期检查或自主检查的规定(容器须符合构造规格)
小型压力容器、第二种压力容器和简易容器,设置时不需要申报,也没有设置检查。
定期自主检查要看的是容器本体有无损伤、盖板螺栓是否磨损、管道和阀门有无损伤。结果要记录并保存三年(《规则》第67、88、94条)。第一种容器从制造到使用的每个阶段都有检查,分别由制造方和使用方负责。
各步骤分别由制造商,以及设置并使用容器的企业负责。
依据《锅炉及压力容器安全规则》第49~75条、《劳动安全卫生法》第88条。根据性能检查的结果,检查证可能按不足一年,或一年以上两年以内的期限更新。
做性能检查前,要先对容器进行冷却、清扫等准备(《规则》第75条),所以每次检查设备都得停下来,对生产有影响。因此日本工程师设计工厂用的罐体时,只要能避免,就尽量让它不落入第一种。
避免不了时,常见的做法是把性能检查排进计划性的停车检修(定修,teishu),让工厂只停一次。
设置之后,仍有些情形需要办手续。更改筒体、封头等部位,要办变更申报和变更检查;停用后重新使用,要接受使用再开检查;不再使用时,要退还检查证。
在日本境外制造的容器
如果你们制造或供应的容器要在日本使用,仍然适用日本的分类。据日本锅炉协会介绍,第一种容器在制造、进口、设置等各阶段都要接受检查。小型压力容器和第二种压力容器,在制造或进口时必须通过个别检定。进口的第一种容器要接受图7所示的使用检查。
日本厚生劳动省(MHLW)认可了一些日本境外的检查机构,可以为面向日本市场的压力设备出具检查。Apave、LRQA 和 TÜV Rheinland 都介绍了这类服务。MHLW 还发布过通知,说明申请材料附有指定外国检查机构出具的基准适合证明书时,使用检查和个别检定如何处理。
你们的容器具体走哪条途径,日本的检查机构还会检查什么,请在开始制造前,与进口方和检查机构商定。
ASME 钢印本身不能证明容器符合日本的《压力容器构造规格》。日本当时的劳动省在 1998 年的政府报告中表示,按 ASME 标准制造的容器可以被认定为合格,相关的等效性资料逐案审查。此后做法可能已有变化,在默认 ASME 设计可以原样通过之前,请先确认现行要求。中国制造的容器(GB/T 150 等)同理,不要默认"按国标做就能直接用于日本"。
作业主任与持证作业
从事第一种容器的操作,雇主必须选任第一种压力容器操作作业主任(作業主任者,sagyo shunin-sha;《施行令》第6条第17号)。落在第一种范围内的容器,有些可以免除:
- 小型压力容器
- 内容积 5 m³ 以下的加热器(第1条第5号イ)
- 内容积 1 m³ 以下的反应器、蒸发器、蓄压器(第5号ロ~ニ)
作业主任必须持有日本的资格,具体是哪种,取决于该容器是否属于化学设备(《规则》第62条):
- 化学设备中的第一种容器:修完"第一种压力容器操作作业主任技能讲习(化学设备)"的人
- 其他第一种容器:特级、一级或二级锅炉技士,或修完化学设备类或普通类第一种压力容器操作作业主任技能讲习的人
- 同时受《高压气体保安法》等管辖的第一种容器:持有特定第一种压力容器操作作业主任免许的人也可担任
作业主任的职责包括:不让压力超过最高使用压力,保持安全阀的功能。首次使用或更换内容物时,说明作业方法并直接指挥。此外还要随时检查容器内的温度和压力,发现异常立即处置,记录运行状态并在交接班时移交(第63条)。作业主任的姓名要张贴在设置场所的显眼处(第66条)。
日本的第一种容器,其他一些作业也需要持证人员。焊接要由持证的特别锅炉焊接士进行(焊接部位厚度在 25 mm 以下等情形,普通锅炉焊接士也可以)。大到需要选任作业主任的第一种容器,其整备由持证的锅炉整备士担任(《施行令》第20条;《规则》第55、70条)。第二种压力容器、小型压力容器和简易容器,没有选任作业主任的规定。
分类判定流程图
按顺序回答下面的问题:先看内容物与用途,再看压力,最后看尺寸。结果只作为初步判断。类别不明确时,请向制造商、所辖的劳动基准监督署或日本锅炉协会确认。
从最上面开始。P=最高使用压力(MPa,表压);V=内容积(m³)。
- 是适用该法律(不适用《劳动安全卫生法》的许可和检查规定;第一种的作业主任义务仍保留)
- 否进入 Q2
- 是属第一种一侧。进入 Q3
- 否如果只贮存气体,进入 Q5
- 是不是第一种。PV>0.001 为简易容器;PV≦0.001(或 0.1 MPa 以下且 V≦0.01)为不适用
- 否进入 Q4
- 是小型压力容器
- 否第一种压力容器(再按内容积确认是否需要作业主任)
- 是第二种压力容器
- 否低于 0.2 MPa 且 V>0.1 为简易容器;其余为不适用
《船舶安全法》管辖的船舶用容器、车辆燃料装置等也被排除在外。拿不准时,请向所辖劳动基准监督署或日本锅炉协会确认。
例A 的换热器,在 Q2 回答"是",在 Q3 和 Q4 回答"否",所以是第一种容器。0.93 MPa、0.5 m³ 的储气罐,从 Q2 作为气体容器进入 Q5,结果是第二种。
不要只凭设备名称分类。同样叫换热器,一台用蒸汽加热液体,另一台只用冷却水降温,适用的条文可能不同。
与中国国内规定的对照
如果设备是在中国境内使用(包括日系工厂在中国的厂房),监管依据是中国的《特种设备安全法》和 TSG 系列安全技术规范,不是日本的分类。日方的"第一种""第二种"只用于读懂日方文件、与日方沟通,或评估出口日本的要求。下表只列出容易混淆的地方,具体条款请以现行版本原文为准。
| 项目 | 日本(《劳动安全卫生法》) | 中国(《特种设备安全法》及 TSG 21 等) |
|---|---|---|
| 类别名称 | 第一种、第二种、小型、简易容器。第一种监管最严 | 按设计压力、容积和介质危害性分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。Ⅲ类最严,Ⅰ类最轻 |
| 是否受监管的门槛 | 第一种看用途和 PV 值;第二种看 0.2 MPa 以上的气体和 0.04 m³ | 固定式压力容器一般表述为:工作压力≥0.1 MPa(表压)、容积≥0.03 m³ 且内径≥150 mm、介质为气体、液化气体或最高工作温度不低于标准沸点的液体。以现行规程和特种设备目录为准 |
| 设置时 | 第一种:设置申报和落成检查;其余多数无 | 使用单位办理使用登记,取得使用登记证(具体按当地市场监督管理部门要求) |
| 定期检查 | 第一种:每年性能检查+每月自主检查;小型、第二种:每年自主检查 | 使用单位的日常和年度检查,加上特种设备检验机构的定期检验。定期检验周期由检验机构根据安全状况等级确定 |
| 人员 | 第一种:选任作业主任(有免除条件) | 按规定配备安全管理人员,操作人员持特种设备作业人员证。以现行管理办法为准 |
实务上有三点要留意。第一,日方图纸上的"最高使用压力"指构造上允许的最高表压,大致相当于中国的"最高允许工作压力",但不一定等于设计压力,对接时要问清楚。第二,日本的构造检查钢印、个别检定和中国的制造许可、监督检验是两套体系,不能互相替代。第三,日系工厂在中国使用从日本进口的容器,要按中国的规定办理手续,并与当地检验机构确认。
可以直接使用的内容:向日方确认的清单
无论你是采购、规定规格还是供货,都请在设计或采购前,与制造商确认下列事项,以免日后漏掉必需的手续。
- 最高使用压力(表压,MPa)和安全阀整定压力,取自规格书或图纸,而不是运行压力
- 内容积(m³),以及筒体内径和长度(mm)
- 内容物与用途:加热、反应、蒸发、高于大气压沸点的液体,还是只贮存气体
- 适用哪部法律:《劳动安全卫生法》,还是《高压气体保安法》等
- 日方认为它属于哪一类(第一种、小型、第二种、简易,或不适用),由谁确认
- 需要的资料:个别检定、构造检查钢印、检查证等记录
- 进口容器:由哪家检查机构负责使用检查或个别检定,是否涉及外国检查机构
- 第一种:由谁办理设置申报(开工前至少 30 天),每年的性能检查如何与停车检修计划配合
- 如果设备在中国境内使用:中国的使用登记、定期检验由谁负责办理
这些项目可以直接写进采购规格书。
给日方客户或供应商的邮件范例
方括号内按实际情况修改:
主题:关于【位号/设备名称】的压力容器类别确认
【姓名】先生/女士:
您好。为确认《劳动安全卫生法》下的压力容器类别,想请您核对以下数值:
1. 最高使用压力(MPa,表压):【数值】
2. 内容积(m³):【数值】
3. 筒体内径和长度(mm):【数值】
4. 内容物与用途(加热/反应/蒸发/高于沸点的液体/贮气):【数值】
5. 适用法律(《劳动安全卫生法》或《高压气体保安法》):【数值】根据以上数值,我们理解该容器属于【第一种/小型压力容器/第二种/简易容器】。如与贵方理解不同,请告知;另请告知需要我方提供哪些检查和资料。
此致
【姓名】
本文的局限
- 本文说明的是日本《劳动安全卫生法》中的分类规则,不能替代法律本身,也不能替代主管部门的认定。
- 边界情形(筒体长度的量法、只用于冷却的换热器、在加压与真空间切换的容器)需要向制造商、所辖劳动基准监督署或检查机构确认。
- 受《高压气体保安法》等法律管辖的容器,适用不同的规则,本文未涉及。
- 在日本境外,适用当地的压力设备法规和监管部门,无论日方文件把容器划为哪一类。在中国,以《特种设备安全法》和 TSG 规范为准。
- 进口容器和外国检查机构的规则会随时间变化,请与进口方和检查机构确认现行的途径。
- 中国法规部分仅为对照概要,请以现行原文和当地监管部门的解释为准。
常见问题
"一压""二压"是什么意思?
这是日本现场的简称:一压指第一种压力容器,二压指第二种压力容器。一压包括进行加热、反应、蒸发的容器,以及贮存高于沸点液体的容器;二压是贮存 0.2 MPa 以上气体的容器。一压的规定更重:每年一次性能检查,每月一次自主检查。二压要通过个别检定,并每年做一次自主检查。
空压机的储气罐是第二种压力容器吗?
最高使用压力在 0.2 MPa 以上,并且容积在 0.04 m³(40 L)以上,或筒体内径在 200 mm 以上且长度在 1000 mm 以上,就是第二种。第二种储气罐至少每年做一次自主检查,记录保存三年。筒体细长的话,即使小罐也可能是第二种,所以容积和筒体尺寸两项都要查。
换热器是第一种压力容器吗?
接收蒸汽或导热油,用来加热液体或固体的换热器是加热器,属于第一种的范围。根据尺寸,也可能成为小型压力容器或简易容器。
只用于冷却的换热器比较难判断。要核对内部液体温度是否高于大气压沸点,是否贮存 0.2 MPa 以上的气体,并向制造商或所辖劳动基准监督署确认。
小型压力容器和简易容器有什么区别?
小型压力容器是法令中定义的类别,即第一种类型中较小的容器。它必须通过个别检定,并至少每年做一次自主检查。
"简易容器"不是法令用语,是对小于小型压力容器档次的小容器等的俗称。它们必须按《简易锅炉等构造规格》制造,但没有行政机关或登记机构的检查。
真空容器是压力容器吗?
只在真空下运行的容器不是。第一种的加热器、反应器、蒸发器,以及所有第二种容器,都要求内部压力高于大气压。在加压和真空之间切换的容器,按加压状态判定。
出处
- 类别定义、作业主任、简易容器:e-Gov《劳动安全卫生法施行令》(第1、6、12、13、14、20条)(日文)
- 检查、自主检查、作业主任的资格与职责:e-Gov《锅炉及压力容器安全规则》(第1、49~95、125条)(日文)
- 制造许可、制造时检查、设置申报:e-Gov《劳动安全卫生法》(第37、38、88条)(日文)
- 锅炉与压力容器的区别及示例设备:厚生劳动省《关于锅炉及压力容器》研讨会资料 No.4,2006年8月(日文)
- 适用类别与义务:日本锅炉协会"第一种压力容器(小型压力容器)的适用类别"(日文);"第二种压力容器的适用类别"(日文)
- 作业主任的选任范围:日本锅炉协会"第一种压力容器的操作业务"(日文)
- 性能检查:日本锅炉协会"什么是性能检查"(日文)
- 面向日本市场的外国检查机构:Apave,MHLW 认可;LRQA,MHLW 检查服务;TÜV Rheinland,向日本出口压力设备
- ASME 制造的容器与进口(1998年):日本内阁府市场准入申诉处理委员会报告,第3-(14)项(英文)
- 中国国内规定(对照用,请以现行版本为准):《中华人民共和国特种设备安全法》;TSG 21《固定式压力容器安全技术监察规程》
日文原文本指南改编自 MONOSCOPE 面向日本读者撰写的文章:第一種圧力容器とは?第二種との違い(一圧・二圧)・PV値の区分早見表と必要な検査
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