化工設(shè)計(jì)中爆破片的選型

1、化工設(shè)計(jì)中爆破片的選型摘要 : 作為化工項(xiàng)目中的安全泄壓裝置， 爆破片的應(yīng)用非常廣泛。 本文介紹了爆破片的特點(diǎn)和適用場合， 結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分析了爆破片的選型過程中的主要參數(shù)如何設(shè)計(jì)，指出了設(shè)計(jì)、安裝、使用過程中需要注意的一些問題。關(guān)鍵詞 : 泄壓裝置、爆破片選型、爆破片計(jì)算1 引言爆破片是一種防止密閉系統(tǒng)超壓的在設(shè)定溫度和壓差下爆破的安全裝置。 自 1931 年美國 BS&B公司制造出第一塊爆破片以來，爆破片由于其結(jié)構(gòu)簡單、動作靈敏、密封性好、耐腐蝕、不易堵塞、泄放能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在石化裝置的壓力容器 、壓力管道中得到越來越廣泛的運(yùn)用。 如何正確的設(shè)計(jì)和運(yùn)用爆破片已經(jīng)成為化工設(shè)計(jì)中

2、一個(gè)非常重要的課題。2 爆破片的適用場合爆破片是不能重復(fù)閉合的一次性泄壓裝置，在爆破后不能繼續(xù)使用。它主要適用于以下場合：（ 1）壓力容器或管道內(nèi)的工藝介質(zhì)為漿狀、有黏性、有腐蝕性、易于結(jié)晶、聚合等安全閥不宜裝設(shè)的場合，因這種工藝介質(zhì)中安全閥易發(fā)生粘結(jié)或堵塞；（ 2）壓力容器內(nèi)的物料化學(xué)反應(yīng)可能使容器內(nèi)壓力瞬間急劇上升的場合，由于安全閥有滯后作用，不能及時(shí)打開迅速泄壓；（ 3）壓力容器或管道內(nèi)的工作介質(zhì)為劇毒氣體或昂貴氣體，在工作過程中不允許有任何泄漏的場合； 應(yīng)與安全閥串聯(lián)使用， 充分利用爆破片和安全閥各自的特點(diǎn)保證爆破前和爆破后都不至泄漏導(dǎo)致環(huán)境污染和浪費(fèi)；（ 4）壓力容器和壓力管道中工作

3、壓力很低或很高的場合以及工作溫度較低的場合，由于這種場合安全閥造價(jià)過高，工作特性較差；（ 5）壓力容器和壓力管道中需要較大泄放面積的場合；（ 6）其他不適用于安全閥而適用于爆破片的場所。此外，在化工設(shè)計(jì)過程中，爆破片還有幾種組合使用的情況：（ 1）爆破片串聯(lián)在安全閥的入口，目的是避免因爆破片的破裂而損失大量的工藝物料，而安全閥又不能直接與介質(zhì)接觸的場合。 這種工況下， 爆破片的設(shè)計(jì)應(yīng)為無碎片設(shè)計(jì)， 選取標(biāo)定爆破壓力與安全閥的設(shè)定壓力相同， 公稱直徑不小于安全閥的入口管徑。（ 2）爆破片串聯(lián)在安全閥出口，目的是防止泄放總管有可能存在的腐蝕氣體腐蝕安全閥。爆破片的設(shè)計(jì)應(yīng)選取最大設(shè)計(jì)爆破壓力不超過彈

4、簧式安全閥設(shè)定壓力的 10%，公稱直徑與安全閥出口管徑相同。（ 3）爆破片之間的串聯(lián)使用，目的是為了防止外壓力的過大波動。（ 4）爆破片與安全閥并聯(lián)，為了避免異常工況下壓力容器內(nèi)的壓力升高速度過快，或在火災(zāi)情況下增加泄放面積。 爆破片的設(shè)計(jì)應(yīng)選取標(biāo)定爆破壓力略高于安全閥的設(shè)定壓力， 且不大于容器的設(shè)計(jì)壓力； 爆破片尺寸和數(shù)量要能保證有足夠的泄放面積以達(dá)到保護(hù)容器的要求。3 爆破片的選型和計(jì)算精選文庫爆破片在選型、使用過程中是與爆破片夾持器一起組成爆破片裝置進(jìn)行的。爆破片夾持器是具有給定的泄放口徑， 用以固定爆破片位置， 保證爆破片準(zhǔn)確動作的配合件。 選型爆破片前， 應(yīng)充分了解爆破片工作點(diǎn)的相關(guān)

5、工藝條件， 如操作溫度、操作壓力、背壓情況、工藝介質(zhì)的特性等。下面通過分析一般爆破片的規(guī)格書中主要需要設(shè)計(jì)的地方來對爆破片進(jìn)行選型。（ 1）設(shè)計(jì)規(guī)范針對爆破片的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有國內(nèi)的GB567、國際標(biāo)準(zhǔn) ISO4126 以及美國的API520。三個(gè)規(guī)范在一些細(xì)節(jié)上還是有區(qū)別，如爆破壓力允差的計(jì)算， 相應(yīng)的計(jì)算不一樣。其中API520 要求的比較高，相同的工況下根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)出來的產(chǎn)品能更大程度的適用，避免了最大爆破壓力或最小爆破壓力的突變問題。作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的規(guī)范，相應(yīng)的產(chǎn)品才能按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)和檢驗(yàn)。（ 2）尺寸爆破片的尺寸是根據(jù)該密閉系統(tǒng)的安全排放量確定

6、的，根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出來的。（ 3）類型爆破片的類型主要有正拱型、反拱型和石墨型。正拱型爆破片的特點(diǎn)是拱的凹面處于壓力系統(tǒng)高壓側(cè)， 爆破片承受拉伸張力， 爆破壓力由材質(zhì)的拉伸張力決定，是一種強(qiáng)度破壞。反拱型爆破片的特點(diǎn)是拱的凸面處于壓力系統(tǒng)的高壓側(cè)，爆破壓力由材質(zhì)厚度和拱徑?jīng)Q定， 是一種失穩(wěn)破壞。 石墨型爆破片由整塊石墨制造，在爆破時(shí)會產(chǎn)生碎片。在選型時(shí)，由于反拱型的操作比高、耐真空、抗疲勞性更好，壽命更長等特點(diǎn)一般優(yōu)先使用。 反拱型還特別適用于有脈動荷載的情況。反拱型使用在工藝介質(zhì)為液體的場合時(shí)應(yīng)與供應(yīng)廠商特別聲明，以評估其適用性。 在高壓的工況、 大尺寸和工藝介質(zhì)為液體時(shí)宜

7、選擇正拱型。選擇正拱型時(shí)在有真空的條件時(shí)需要增加真空支架。石墨型爆破片適用于強(qiáng)腐蝕和低壓場合（小于 1MPa），且允許爆破片破裂時(shí)有碎片產(chǎn)生。（ 4）爆破壓力及爆破溫度爆破壓力是在指定溫度下爆破片的前后差壓，爆破片預(yù)期爆破時(shí)的溫度。在設(shè)計(jì)階段，爆破壓力及爆破溫度一般由工藝輸入條件， 用于供應(yīng)商依據(jù)該值進(jìn)行爆破片的生產(chǎn)、制造。爆破壓力及爆破溫度接近于爆破片的成品后的標(biāo)記值。（ 5）材質(zhì)與涂層要求制造爆破片的標(biāo)準(zhǔn)材料為鋁、鎳、不銹鋼、因康鎳、蒙乃爾。工藝介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，要在爆破片上涂層或用襯里來保護(hù)。常用的襯里材料有聚四氟乙烯、鎳、金、不銹鋼、銀、鉑。常用的涂層材料有聚四氟乙烯、氟化乙丙烯、氯丁

8、橡膠等。選型時(shí)應(yīng)根據(jù)不同工況下工藝介質(zhì)的腐蝕性以及操作溫度來選擇不同的材料。不同廠家對不同尺寸、 不同類型的爆破片的推薦使用溫度不一樣。 作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)在最終確定供應(yīng)商之后對材質(zhì)的使用溫度進(jìn)行驗(yàn)算。（ 6）裝配數(shù)量爆破片根據(jù)型式、規(guī)格、標(biāo)定爆破壓力與爆破溫度、材料和制造工藝分批次生產(chǎn)。不同批次的產(chǎn)品制造偏差不一樣， 造成標(biāo)定爆破壓力會不一樣。 而爆破片是一次性泄壓元件，所以在設(shè)計(jì)時(shí)通常會采用一用兩備的方式進(jìn)行裝配。（ 7）允差、制造范圍和操作比2精選文庫爆破片的允差、制造范圍和操作比是反映爆破片性能、計(jì)算爆破片爆破壓力的關(guān)鍵參數(shù)。允差是爆破片實(shí)際的試驗(yàn)爆破壓力相對于標(biāo)定爆破壓力的最大允許偏差

9、。其值可以是正負(fù)相等的絕對值或百分?jǐn)?shù)。 制造范圍為方便爆破片制造， 設(shè)計(jì)爆破壓力在制造時(shí)允許變動的壓力范圍。 此種允許變動的壓力范圍須由供需雙方協(xié)商確定。爆破片的操作比是系統(tǒng)最大操作壓力與標(biāo)記爆破壓力相關(guān)的壓力的比值。如下圖 1 所示，在設(shè)計(jì)階段， 爆破片的最大設(shè)計(jì)爆破壓力小于被保護(hù)密閉系統(tǒng)的最大設(shè)計(jì)壓力； 爆破片的最小設(shè)計(jì)爆破壓力大于被保護(hù)密閉系統(tǒng)的最大操作壓力，并且根據(jù)操作比與最小設(shè)計(jì)爆破壓力計(jì)算出來的爆破片的最高操作壓力宜大于被保護(hù)密閉系統(tǒng)的最大操作壓力。最大設(shè)計(jì)爆破壓力壓力正允差最大標(biāo)定爆破壓力制造范圍正偏差設(shè)計(jì)爆破壓力制造范圍負(fù)偏差最小標(biāo)定爆破壓力壓力負(fù)允差最小設(shè)計(jì)爆破壓力最高壓力圖

10、 1事實(shí)上，最終生產(chǎn)出來的爆破片銘牌上的標(biāo)定爆破壓力會落在圖中最大標(biāo)定爆破壓力和最小標(biāo)定爆破壓力之間， 實(shí)際使用過程中爆破片可能會在標(biāo)定爆破壓力±允差之間的任意點(diǎn)爆破。 作為設(shè)計(jì)人員， 應(yīng)根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求對生產(chǎn)出來的爆破片進(jìn)行驗(yàn)算。 在驗(yàn)算時(shí)，同時(shí)應(yīng)注意爆破片的爆破溫度， 實(shí)際爆破溫度高于標(biāo)定爆破溫度時(shí)，爆破片的爆破壓力會降低。 實(shí)際爆破溫度低于標(biāo)定爆破溫度時(shí)，爆破片的爆破壓力會升高。（ 8）安裝使用注意事項(xiàng)爆破片安裝時(shí)與密閉系統(tǒng)的的連接管宜短而直， 管路通道截面積不得小于爆破片泄放面積， 且泄放管線應(yīng)垂直安裝， 避開鄰近設(shè)備及操作人員所能接近的空間。同時(shí)，出口管道應(yīng)有足夠管徑和支撐，要考慮爆破時(shí)的反沖力和振動。介質(zhì)為易燃、有毒或劇毒時(shí)，應(yīng)將其引至安全地點(diǎn)妥善處理。爆破片在使用過程中中應(yīng)經(jīng)常檢查爆破片裝置有無滲漏和異常。 且應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行定期更換。3精選文庫4 結(jié)束