一、爆破片概述
爆破片的作用是在设备或管道压力突然升高尚未引起爆炸前,由于爆破片两侧压力差达到预定温度下的预定值时,即先行破裂,排出设备或管道内的高压介质。因此爆破片是防止设备或管道破裂的一种安全泄放装置。爆破片安全装置具有结构简单、灵敏、准确、无泄漏、泄放能力强等优点。能够在黏稠、高温、低温、腐蚀的环境下可靠地工作,还是超高压容器的理想安全装置。
爆破片典型图见图6.3.24。
二、爆破片的分类
按照结构型式来分类,爆破片主要有三种,即平板型、正拱型和反拱型。平板型爆破片的综合性能较差,主要用于低压和超低压工况,尤其是大型料仓。正拱型和反拱型的应用场合较多。对于传统的正拱型爆破片,其工作原理是利用材料的拉伸强度来控制爆破压力,爆破片的拱出方向与压力作用方向一致。在使用中发现,所有的正拱型爆破片都存在相同的局限:爆破时,爆破片碎片会进入泄放管道;由于爆破片的中心厚度被有意减弱,易于因疲劳而提前爆破;操作压力不能超过爆破片最小爆破压力的65%,由此导致了反拱型爆破片的出现。这种爆破片利用材料的抗压强度来控制其爆破压力,较之传统的正拱型爆破片,其具有抗疲劳性能优良、爆破时不产生碎片且操作压力可达其最小爆破压力90%以上的优点。细分之下,反拱型爆破片包括反拱刻槽型、反拱腭齿型以及反拱刀架型等。
三、爆破片的特点
爆破片与安全阀比较,具有结构简单、灵敏、可靠、经济、无泄漏、适用性强等优越性,但也有其局限性,其特点如下:
(1)密封性能好,在设备正常工作压力下能保持严密不漏。
(2)泄压反应迅速,爆破片的动作一般在2~10ms内完成,而安全阀则因为机械滞后作用,全部动作时间要高1~2个数量级。
(3)对黏稠性或粉末状污物不敏感。即使气体中含有一定量的污物也不致影响它的正常动作,不像安全阀那样,容易黏结或堵塞。
(4)爆破元件(膜片)动作后不能复位,不但设备内介质全部流失,设备也得中止运行。
(5)动作压力不太稳定,爆破片的爆破压力允许偏差一般都比安全阀的稳定压力允许偏差大一些。
(6)爆破片的使用寿命较短,常因疲劳而早期失效。
四、爆破片的适用场所
(1)独立的压力容器和/或压力管道系统设有安全阀、爆破片装置或这二者的组合装置。
(2)满足下列情况之一应优先选用爆破片:
①. 压力有可能迅速上升的;
②. 泄放介质含有颗粒、易沉淀、易结晶、易聚合和介质黏度较大;
③. 泄放介质有强腐蚀性,使用安全阀时其价值很高;
④. 工艺介质十分昂贵或有剧毒,在工作过程中不允许有任何泄漏,应与安全阀串联使用;
⑤. 工作压力很低或很高时,选用安全阀则其制造比较困难;
⑥. 当使用温度较低而影响安全阀工作特性时;
⑦. 需要较大泄放面积。
(3)对于一次性使用的管路系统(如开车吹扫的管路放空系统),爆破片的破裂不影响操作和生产的场合,设置爆破片。
(4)为减少爆破片破裂后的工艺介质的损失,可与安全阀串联使用。
(5)作为压力容器的附加安全设施,可与安全阀并联使用,例如爆破片仅用于火灾情况下的超压泄放。
(6)为增加异常工况(如火灾等)下的泄放面积,爆破片可并联使用。
(7)爆破片不适用于经常超压和温度波动很大的场合。
五、爆破片选用程序
(1)确定被保护设备或压力管道系统是否需要设置爆破片。
(2)根据工艺介质和操作条件确定爆破片的形式及材料。
(3)根据被保护管道系统的最高压力及选用的爆破片形式,按标准规范确定爆破片的最小标定爆破压力,设计爆破压力。
(4)根据工艺条件、物理参数计算爆破片的安全泄放量,选定爆破片的泄放面积和泄放口径。
(5)填写爆破片装置规格书,提供给材料采购专业,作为订货的技术条件。
六、爆破片有关标准规范
HG/T 20570.3《工艺系统工程设计技术规定--爆破片的设置和选用》
GB 567《爆破片与爆破片装置》
GB 12353《拱型金属爆破片装置分类与安装尺寸》
GB/T 14566《正拱形金属爆破片型式与参数》
GB/T 14567《反拱形金属爆破片型式与参数》
GB/T 14568《开缝形金属爆破片型式与参数》
GB/T 16181《爆破片装置夹持器型式和外形尺寸》
七、安全阀与爆破片性能比较
安全阀与爆破片性能比较见表6.3.13。