第五章爆破片(3、4)

爆破片在壓力容器上的應(yīng)用爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算爆破片的使用和管理爆破片爆破片的結(jié)構(gòu)形式

爆破片也是安全泄放裝置之一。主要由爆破片和夾持器組成。當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過正常工作壓力達(dá)到爆破片的標(biāo)定爆破壓力時(shí)，爆破片自行爆破，容器內(nèi)的氣體通過爆破片向外排出，從而避免了容器本體發(fā)生重大惡性事故，但泄壓后的容器也中斷運(yùn)行。爆破片爆破片在壓力容器上的應(yīng)用爆破片與安全閥相比，其使用范圍要廣得多。以溫度而言，適用范圍在-253—480℃甚至更高；以壓力而言，適用范圍在7KPa—800MPa之間；以泄放口徑而言，適用范圍在φ8—φ1000mm甚至更大；以防腐性能而言，對(duì)于酸堿鹽類腐蝕介質(zhì)適用。爆破片的優(yōu)點(diǎn)1.密封性能好；2.泄壓反應(yīng)較快；3.適用范圍廣；4.容器內(nèi)介質(zhì)所含污染物對(duì)爆破片的影響小。爆破片的缺點(diǎn)1.爆破片不能重復(fù)使用；2.破裂后容器必須停止運(yùn)行。

所以，爆破片一般用于超壓可能性較小，以及裝設(shè)閥形安全閥不能確保壓力容器安全運(yùn)行的場(chǎng)合（例如我們常使用的高壓鍋）。爆破片在壓力容器上的應(yīng)用

爆破片的結(jié)構(gòu)形式很多，若按照受力破壞的作用原理和與它相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，可分為4大類1.受拉伸破壞的爆破片2.受剪切破壞的爆破片3.受彎曲破壞的爆破片4.受失穩(wěn)破壞的爆破片爆破片的結(jié)構(gòu)形式1.受拉伸破壞的爆破片普通正拱型開縫正拱型周邊壓緊，一側(cè)受載后，呈凸形，片內(nèi)拉應(yīng)力，P上升，中部破，泄壓。2.受剪切破壞的爆破片平板型爆破片開槽拱型爆破片夾持器的周邊被剪切破壞。（形成結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)）平板型爆破片正拱型爆破片爆破片的結(jié)構(gòu)形式3.受彎曲破壞的爆破片4.失穩(wěn)破壞的爆破片（也稱反拱型）抗疲勞性能好。凸側(cè)承受壓力，片內(nèi)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，P上升至臨界P,片失穩(wěn)，瞬時(shí)翻轉(zhuǎn)，失效泄壓。脆性材料，片受載后幾乎不產(chǎn)生塑性變形。形成平板彎破壞。帶刀架的反拱型帶點(diǎn)環(huán)的反拱型刻槽反拱型彈射式反拱型爆破片的結(jié)構(gòu)形式爆破片的結(jié)構(gòu)形式反拱型爆破片正拱型爆破片螺栓型和焊接型爆破片石墨型爆破片爆破片的結(jié)構(gòu)形式S-90型

沿刻痕爆破的反拱刻槽型爆破片。即使爆破片受損或安裝反了，它也仍將在1.5倍的額定壓力內(nèi)爆裂。JRS型

JAWS?

反拱型爆破片，爆破壓力低于S-90型爆破片。它沿爆破片上的環(huán)齒反拱且爆破。RLS型

LIQUIFLO?

反拱型爆破片用于液體和氣體介質(zhì)。在全液體或氣體介質(zhì)系統(tǒng)中，爆破片上的圓刻痕和折頁(yè)可使其完全打開。爆破片的結(jié)構(gòu)形式平板型爆破片缺點(diǎn)：介質(zhì)壓力波動(dòng)易使爆破片塑性變形，抗疲勞性能差，使用壽命短，且爆破壓力精度偏低。優(yōu)點(diǎn)：加工容易。正拱型爆破片

使用時(shí)介質(zhì)壓力在片凹側(cè)，可用于氣體或液體介質(zhì)的泄放?？商岣弑破目蛊谛阅?，延長(zhǎng)壽命和提高爆破精度，這種性能較優(yōu)良的爆破片已成為我國(guó)主要使用的爆破片品種之一。爆破片的結(jié)構(gòu)形式爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算包括：1.結(jié)構(gòu)選型2.材料選用3.額定泄放面積計(jì)算4.爆破片厚度的確定爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)選型

常用的幾種爆破片如表5-2所示。其類型主要根據(jù)容器內(nèi)的壓力、介質(zhì)溫度、腐蝕性，以及載荷的穩(wěn)定性選擇。爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算表5-2爆破片類型選擇爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算材料選擇

爆破元件分塑性材料和脆性材料兩大類。拉伸和剪切破壞型大多采用塑性較好的材料；而彎曲破壞則采用脆性材料（如鑄鐵、石墨等）。對(duì)爆破片金屬的溫度適用范圍限定的要求見表5-3。爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算額定泄放面積計(jì)算條件：爆破片的實(shí)際有效泄放面積額定泄放面積（1）介質(zhì)為氣體時(shí)的額定泄放面積（臨界條件下）爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算—設(shè)計(jì)爆破壓力（絕壓），包括設(shè)計(jì)壓力和超壓允許值,MPa;—爆破片的額定泄放面積;—壓力容器的所需安全泄放量;—?dú)怏w分子量;—在泄放壓力及相應(yīng)溫度氣體的壓縮系數(shù)，對(duì)空氣，Z=1.0;—閥門進(jìn)口處氣體絕對(duì)溫度（℃+273）,K;—額定泄放系數(shù)，取K=0.62;式中：爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算（2）介質(zhì)為液體時(shí)的額定泄放面積式中：—閥門前后壓力降，MPa;—爆破片的額定泄放面積，；—閥門入口側(cè)溫度下液體密度，；爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算（3）介質(zhì)為飽和蒸汽時(shí)的額定泄放面積式中：—爆破片的額定泄放面積，；—設(shè)計(jì)爆破壓力（絕壓），包括設(shè)計(jì)壓力和超壓允許值,MPa;—額定泄放系數(shù)，取K=0.62;—壓力容器的安全泄放量;爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算例題：

一壓力容器設(shè)計(jì)壓力為0.7MPa，介質(zhì)為空氣，溫度為20℃的容器與乙烯裝置相連，為防止由于乙烯滲入與混合使壓力升高引起容器破壞，在容器上裝設(shè)爆破片裝置，試計(jì)算爆破片的有效泄放面積和直徑（已知容器的安全泄放量為）。注：因容器的介質(zhì)為空氣，且壓力不高，取Z=1.0，k≈1.4，C=356，K=0.62，=（0.7+0.1）=0.8MPa，M=28.92，T=（20+273）=293K，=爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算代入公式：爆破片的泄放面積直徑D為：.AD4=p爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算爆破片厚度計(jì)算

爆破片壓力主要取決與爆破元件的厚度。但迄今尚無(wú)一完整的精確計(jì)算公式。常用半經(jīng)驗(yàn)公式?？稍谝韵鹿街腥芜x一個(gè)。（拉伸型）（1）.=0-35MPa，平板式正拱型。S—爆破片厚度，mm；—爆破片由設(shè)計(jì)確定的爆破壓力，MPa；式中：爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算—材料的工作溫度下的強(qiáng)度極限MPa；D—爆破片夾緊直徑mm。（2）.=0-35MPa，平板型或正拱型爆破片。式中：—室溫下的爆破壓力，對(duì)于操作溫度下的還應(yīng)乘上溫度校正因數(shù)，如（查圖得，如150℃即系數(shù)為0.68）；K—系數(shù)；爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算（3）.=0-35MPa，常溫下正拱型爆破片。式中：—實(shí)驗(yàn)系數(shù)，查表5-6；—材料強(qiáng)度限實(shí)測(cè)值，查表5-6，MPa.爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算例題：

一壓力容器設(shè)計(jì)壓力為0.7MPa，介質(zhì)為空氣，溫度為20℃的容器與乙烯裝置相連，為防止由于乙烯滲入與混合使壓力升高引起容器破壞，在容器上裝設(shè)爆破片裝置，試計(jì)算爆破片的有效泄放面積和直徑（只知容器的安全泄放量為）。按上面的有關(guān)參數(shù)，求爆破片的厚度？=0.7MPa，D=500mm，T=20℃材料為1Cr18Ni9Ti，=720.1MPa爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算解：所以，S≈0.14mm。爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算爆破片的爆破壓力和容器最大工作壓力與設(shè)計(jì)壓力的關(guān)系確定爆破片的爆破壓力應(yīng)考慮兩個(gè)方面的因素：

爆破元件自身性能和特點(diǎn)。即一定溫度壓力下，抗疲勞和蠕變的能力。所以。標(biāo)定爆破壓力——取一批元件爆破壓力的平均值。例如：=10MPa，則該批爆破片的實(shí)際壓力在9.5—10.5MPa范圍內(nèi)均為合格。爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算關(guān)系圖壓力+-爆破片側(cè)設(shè)計(jì)爆破壓力容器側(cè)最大工作壓力設(shè)計(jì)壓力普通正拱型：開縫正拱型：脈動(dòng)壓力時(shí)：國(guó)內(nèi)：

國(guó)際：爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算例如：設(shè)計(jì)壓力為10.5MPa國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算由以上分析可以看出：（1）.（2）.P與之間有一個(gè)壓力臺(tái)階，也是壓力容器安全裕度的一部分。爆破片的設(shè)計(jì)計(jì)算爆破片的使用與管理1.爆破片要求正確安裝，其受力方向不能裝反，爆破片不能擦傷、劃痕，其爆破壓力與容器要求一致；2.若爆破片破裂有碎片產(chǎn)生時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)攔網(wǎng)，以免碎片填塞管道；3.爆破片定期更換，每年至少一次；4.爆破片和安全閥的混合使用(1)安全閥在進(jìn)口側(cè)爆破片和安全閥的混合使用爆破片的使用與管理(2)爆破片在進(jìn)口側(cè)爆破片的使用與管理(3)兩個(gè)安全閥并聯(lián)使用爆破片的使用與管理(4)兩個(gè)爆破片并聯(lián)組合爆破片的使用與管理除上述結(jié)構(gòu)外，還有以下幾種裝置：（1）.排放管道，（由自控閥門控制）；（2）.易熔塞（溫度超標(biāo)后熔化），用于儲(chǔ)存液化氣體的容器；（3）.安全帽（剪切型），高壓容器。

總之，防止壓力容器超壓超溫的安全附件種類很多，以后具體用到再查看參考書。爆破片的使用與管理正拱型爆破片常見的爆破片LK型產(chǎn)品正拱型爆破片反拱形爆破片常見的爆破片常見的爆破片鍋爐煙道用爆破片防粉塵爆破用爆破片消防氣瓶用爆破片常見的