什么是本质安全，本质安全的前提是什么？机电类特种设备的安全偏重设计制造还是维保检验？设计阶段材料参数如何取值？ 本文就这些问题进行讨论，本文观点属于作者个人之见，不具有任何权威性。 |
本质安全的概念最早由英国的Trevor Kletz于1976年提出，其理念是从工艺源头上永久地消除风险，而不是仅仅依靠控制系统、预警系统、联锁系统的使用来减小事故发生概率和减轻事故后果的严重性。所以，从源头上消除风险是本质安全的本质。![]()
本质安全是绝对安全的理想状态，虽然在实际生产运行上很难达到，但可以通过采取一系列技术措施来降低过程风险，使特种设备本质上更安全。在特种设备的整个生命周期中，包括研发、设计、建设、操作、变更和维护等阶段，应用最小化、替代、缓和、简化等本质安全化策略，可以有效地降低和控制安全风险，实现特种设备的本质安全化。这些策略在设备研发和设计的早期阶段尤为重要，相应的风险降低效果最明显。因此，设计阶段的可靠性是确保本质安全的前提条件，通过在设计阶段采取合理的安全系数，可以显著提高设备的安全性和可靠性，从而实现本质安全的目标。![]()
所谓调质，就是调节质量，调节影响性能的各种参数，注意是调节，而非提高。因为有些指标是提高，有些指标是下降的，找到一个合理的平衡点，就是调质。调质是一种热处理工艺，主要用于改善钢铁材料的综合力学性能。这一过程包括淬火和高温回火两个步骤，旨在使钢铁零部件获得理想的强度与韧性的平衡。淬火的目的是提高钢的硬度，而回火的目的是消除淬火过程中产生的内应力和脆性，同时调整钢的硬度和韧性，以达到更好的机械性能。调质处理广泛应用于各种碳钢、合金钢等金属材料，通过调整淬火温度和回火温度，可以实现对材料性能的精确控制。调质后的材料具有良好的综合机械性能，适用于制造承受复杂应力的零件，如齿轮、轴、连杆等。![]()
40Cr需要调质，淬火加高温回火，高温回火温度越高，强度、硬度越低，而抗冲击性、韧性越高，为了得到综合性能，40Cr做游乐设施重要轴时，抗拉强度取750 MPa（数据来自机械设计书册和大学教材）。![]()
大型游乐设施的设计阶段，40Cr的抗拉强度只能取750 MPa，取高于750 MPa的值都是不合理的。Q235 的抗拉强度取375 MPa，而不是440 MPa；40Cr抗拉强度取750 MPa，而不是1200 MPa。采用过高的指标，材质单就无法和设计匹配，就只能去PS材质单，以应付各种检查。在大型游乐设施上，40Cr用来做重要的轴，淬火后高温回火获取一个较低的抗拉强度750 MPa和硬度241~286 HB，以使轴具有良好韧性和抗冲击性能。如果抗拉强度过高，如980 MPa以上，轴的脆性增强，抗冲击性能降低，反而不利于在游乐设施上做重要轴用。游乐设施设计过程中，随意拔高材料参数，如Q235 的抗拉强度取420 MPa，40Cr抗拉强度取980 MPa，会导致原本实际达不到安全系数的轴，在字面数据上满足要求，获得一个虚高的安全系数，可能会导致大型游乐设施在实际运行过程中，在冲击载荷作用下，轴不到整机的设计寿命就被破坏。这与你是否认真维保、认真检验都没有直接关系。材料的抗拉强度，不是你想写多少就写多少的，机械设计手册等相关标准都有要求，采用过高的抗拉强度值，PS材质单开始，会使后面所有的工作都变的没有意义。采用不合理的抗拉强度值，会导致游乐设施的型式试验、监督检验、定期检验、质量提升、技能大赛、应急救援、风险评估，另外日管控、周排查、月调度等，无论你多认真、水平有多高、仪器多先进，都没有意义了。采用不合理的抗拉强度值，大型游乐设施失去了设计的可靠性，也就失去了“本质安全”。
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