一、概念:最高允许工作压力与设计压力是什么关系
在压力容器设计和监检工作中,”最高允许工作压力”(Maximum Allowable Working Pressure,简称 MAWP)是一个常被混淆的概念。它不等于设计压力,也不一定等于安全阀的整定压力。
GB/T 150.1-2024 §3.1.7 给出的定义是:
最高允许工作压力:在指定的相应温度下,容器顶部所允许承受的最大压力。
注:该压力是根据容器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。当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时,则认为该容器的设计压力即是最高允许工作压力。—— GB/T 150.1-2024 §3.1.7(p7)
GB/T 4732.1-2024 §3.1.6 也作了相同定义。由此可见:
- 设计压力是设计载荷条件,由设计单位根据工艺、安全裕量等因素设定,理论上可以高于或等于工作压力;
- 最高允许工作压力是按实际有效厚度反算出来的、容器在指定温度下能够安全承受的最大压力,它是”能力”而不是”要求”。
- 当设计文件未给出 MAWP 时,默认 MAWP = 设计压力。
二、铭牌上是否”必须”标注 MAWP
这个问题要区分产品标准与安全监察规程。
GB/T 150.4-2024 §13.2.2 规定的产品铭牌内容中,包括”设计压力”和”耐压试验压力”,但未把 MAWP 列入强制标注项。
铭牌应至少包括如下内容:a) 产品名称;b) 制造单位名称;c) 制造单位许可证编号/许可级别;d) 产品标准;e) 主体材料;f) 介质名称/组分;g) 设计温度;h) 设计压力;i) 耐压试验压力;……—— GB/T 150.4-2024 §13.2.2(p440)
但是,TSG 21-2016 附录 C《压力容器产品铭牌》的推荐格式中,明确设有”最高允许工作压力”一栏;换热容器产品铭牌(附录 C 图 2)中也分别在管程/壳程设有”最高允许工作压力”栏。
TSG 21-2016 附件 C《压力容器产品铭牌》的铭牌格式中,包含”设计压力””耐压试验压力””最高允许工作压力”等字段。—— TSG 21-2016 附件 C(p106~p107)
对于纳入 TSG 21 监管范围的固定式压力容器,铭牌格式通常按 TSG 21 附件 C 执行,因此MAWP 栏目应当填写。若设计文件未给出 MAWP,则按 GB/T 150.1 的默认规则,将 MAWP 填写为设计压力值;若设计文件给出了更高的 MAWP,则应按设计文件值填写。
三、哪些功能场景下”必须”依赖 MAWP 标注
即使铭牌栏目存在,MAWP 数值是否”有用”,取决于它是否被后续环节引用。标准在以下三类场景中明确把 MAWP 作为判定依据:
3.1 安全阀整定压力的确定
TSG 21-2016 §9.1.4.2 规定:
安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力。设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的,也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整定压力。—— TSG 21-2016 §9.1.4.2(p97)
这意味着:如果设计单位希望安全阀整定压力高于设计压力(例如利用容器实际壁厚裕量),就必须在设计图样或铭牌上标注 MAWP,否则安全阀整定压力只能按设计压力控制。
3.2 爆破片设计爆破压力的确定
TSG 21-2016 §9.1.4.3 作出了类似规定:
压力容器上装有爆破片装置时,爆破片的设计爆破压力一般不大于该容器的设计压力,并且爆破片的最小爆破压力不得小于该容器的工作压力。当设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力时,爆破片的设计爆破压力不得大于压力容器的最高允许工作压力。—— TSG 21-2016 §9.1.4.3(p97)
因此,当爆破片需要按高于设计压力的 MAWP 来设定设计爆破压力时,必须在设计图样或铭牌上标注 MAWP。
3.3 耐压试验压力的计算
无论是采用规则设计(GB/T 150)还是分析设计(GB/T 4732),耐压试验压力的计算公式都允许用 MAWP 代替设计压力 p,但前提都是铭牌上已经标注了 MAWP。
GB/T 150.1-2024 §5.6.2.2 给出的内压容器耐压试验压力最低值公式为:
- 液压试验:pT = 1.25 p · [σ]/[σ]’t
- 气压试验或气液组合试验:pT = 1.1 p · [σ]/[σ]’t
该条注 1 明确:
注 1:容器铭牌上规定有最高允许工作压力时,以最高允许工作压力代替公式(15)或公式(16)中的设计压力 p。—— GB/T 150.1-2024 §5.6.2.2 注 1(p20)
GB/T 4732.1-2024 §5.7.2.2 也给出了类似的计算公式:
- 液压试验:pT = 1.25 p · Sm/S’m
- 气压试验或气液组合试验:pT = 1.1 p · Sm/S’m
该条注 1 同样规定:
注 1:容器铭牌上规定有最高允许工作压力时,公式中以最高允许工作压力代替设计压力 p。—— GB/T 4732.1-2024 §5.7.2.2 注 1(p19)
也就是说,若希望耐压试验压力按 MAWP 计算(从而可能提高试验压力),必须先在铭牌上标注 MAWP。未标注时,公式中的 p 只能取设计压力。这一规则同时适用于 GB/T 150 和 GB/T 4732。
3.4 带超压泄放装置且要求气密性试验
TSG 21-2016 §3.1.18 在”泄漏试验”中规定:
带有安全阀、爆破片等超压泄放装置的压力容器,如果设计时提出气密性试验要求,则设计者应当给出该压力容器的最高允许工作压力。—— TSG 21-2016 §3.1.18(p19)
其技术逻辑是:GB/T 150.1-2024 §5.7.5 规定气密性试验压力等于设计压力,而 TSG 21-2016 §4.1.10.1 又要求”进行气密性试验时,一般需要将安全附件装配齐全”。安全阀的整定压力或爆破片的设计爆破压力通常按设计压力控制(TSG 21-2016 §3.1.9.2、§9.1.4.2、§9.1.4.3),若试验压力等于设计压力,再加上安全阀整定压力误差、试验压力波动,极易导致泄放装置在气密性试验尚未达到试验压力前就动作,使泄漏检查无法完成。
因此,标准允许将泄放装置的动作压力按 MAWP 设定(不高于 MAWP),并要求设计者在提出气密性试验要求时给出 MAWP。此时 MAWP 既是泄放装置动作压力的上限,也往往是实际气密性试验可执行的压力空间。
四、综合判断:什么情况下”需要”标注 MAWP
结合上述条款,可以归纳出以下判定逻辑:
| 场景 | 是否需要标注 MAWP | 主要依据 |
|---|---|---|
| 普通固定式压力容器铭牌 | 需要(栏目存在,应填写) | TSG 21-2016 附件 C 铭牌格式 |
| 设计文件未给出 MAWP,且 MAWP = 设计压力 | 按设计压力值填写 | GB/T 150.1-2024 §3.1.7 |
| 安全阀整定压力想按 MAWP 设定 | 必须在设计图样或铭牌上标注 | TSG 21-2016 §9.1.4.2 |
| 爆破片设计爆破压力想按 MAWP 设定 | 必须在设计图样或铭牌上标注 | TSG 21-2016 §9.1.4.3 |
| 按 GB/T 150 设计,耐压试验压力想按 MAWP 计算 | 必须在铭牌上标注 | GB/T 150.1-2024 §5.6.2.2 注 1 |
| 按 GB/T 4732 设计,耐压试验压力想按 MAWP 计算 | 必须在铭牌上标注 | GB/T 4732.1-2024 §5.7.2.2 注 1 |
| 带安全阀/爆破片且设计提出气密性试验要求 | 设计者应当给出 MAWP | TSG 21-2016 §3.1.18 |
| 设计文件明确给出 MAWP ≠ 设计压力 | 必须标注,且与设计文件一致 | 定义及上述引用条款 |
五、常见误区
- 误区 1:MAWP 一定高于设计压力。
不一定。MAWP 是按实际有效厚度反算的值。如果设计裕量很小,MAWP 可能等于甚至(理论上)略低于设计压力;标准默认未给出时 MAWP = 设计压力。 - 误区 2:铭牌上没有 MAWP 就合规。
对于 TSG 21 管辖的容器,附件 C 的铭牌格式包含 MAWP 栏;若该栏空白,可能被认为铭牌信息不完整。建议按 GB/T 150.1 的默认规则填写设计压力值。 - 误区 3:MAWP 只在分析设计中才用。
不完全是。GB/T 150.1 明确定义了 MAWP,并且其 §5.6.2.2 注 1 同样允许耐压试验压力按 MAWP 计算;TSG 21 的安全附件条款(§9.1.4)以及泄漏试验条款(§3.1.18)也引用 MAWP。因此常规 GB/T 150 设计容器同样可能因耐压试验、气密性试验等原因涉及 MAWP 标注。
六、结论
一句话概括:当压力容器的设计文件给出了高于设计压力的最高允许工作压力,或者当安全阀、爆破片、耐压试验(GB/T 150 与 GB/T 4732 均适用)、气密性试验等后续环节需要按 MAWP 取值时,就必须在设计图样和/或铭牌上标注 MAWP。
对于未给出 MAWP 的一般容器,铭牌上的 MAWP 栏目仍应填写,且按 GB/T 150.1 的默认规则取设计压力值。这样既能满足 TSG 21 铭牌格式的要求,也能避免安全附件整定或试验压力计算时产生歧义。
参考标准
- GB/T 150.1-2024《压力容器 第1部分:通用要求》§3.1.7(p7)、§5.6.2.2 注 1(p20)、§5.7.5(p20)、§5.9(p21)
- GB/T 150.4-2024《压力容器 第4部分:制造、检验和验收》§13.2.2(p440)
- TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》§3.1.9.2(p17)、§3.1.18(p19)、§4.1.10.1(p35)、§9.1.4.2、§9.1.4.3(p97)、附件 C(p106~p107)
- GB/T 4732.1-2024《压力容器分析设计 第1部分:通用要求》§3.1.6(p6,PDF p10)、§5.7.2.2 注 1(p19)
