第五章-爆破片(3、4)

1、爆破片与安全阀相比，其使用范围要广得多。爆破片与安全阀相比，其使用范围要广得多。 以温度而言，适用范围在以温度而言，适用范围在-253-253480480甚甚 至更高；至更高； 以压力而言，适用范围在以压力而言，适用范围在7KPa7KPa800MPa800MPa之间；之间； 以泄放口径而言，适用范围在以泄放口径而言，适用范围在881000mm1000mm甚甚 至更大；至更大； 以防腐性能而言，对于酸碱盐类腐蚀介质适用。以防腐性能而言，对于酸碱盐类腐蚀介质适用。爆破片的优点爆破片的优点1.1.密封性能好；密封性能好；2.2.泄压反应较快；泄压反应较快；3.3.适用范围广；适用范围广；4.4.容器

2、内介质所含污染容器内介质所含污染物对爆破片的影响小。物对爆破片的影响小。爆破片的缺点爆破片的缺点1.1.爆破片不能重复使用；爆破片不能重复使用；2.2.破裂后容器必须停止运行。破裂后容器必须停止运行。 所以，爆破片一般用于所以，爆破片一般用于超压可能性较小超压可能性较小，以及装设，以及装设阀形安全阀不能确保压力容器安全运行的场合（例如我阀形安全阀不能确保压力容器安全运行的场合（例如我们常使用的高压锅）。们常使用的高压锅）。 爆破片的结构形式很多，若按照受力破坏的爆破片的结构形式很多，若按照受力破坏的作用原理和与它相应的结构，可分为作用原理和与它相应的结构，可分为4大类大类1.1.受拉伸破坏的爆

3、破片受拉伸破坏的爆破片2.2.受剪切破坏的爆破片受剪切破坏的爆破片3.3.受弯曲破坏的爆破片受弯曲破坏的爆破片4.4.受失稳破坏的爆破片受失稳破坏的爆破片1.1.受拉伸破坏的爆破片受拉伸破坏的爆破片普通正拱型普通正拱型开缝正拱型开缝正拱型周边压紧，一侧受载后，周边压紧，一侧受载后，呈凸形，片内拉应力，呈凸形，片内拉应力，P P上升，中部破，泄压。上升，中部破，泄压。2.2.受剪切破坏的爆破片受剪切破坏的爆破片平板型爆破片平板型爆破片开槽拱型爆破片开槽拱型爆破片夹持器的周边被剪切夹持器的周边被剪切破坏。（形成结构上破坏。（形成结构上的薄弱环节）的薄弱环节）平板型爆破片平板型爆破片正拱型爆破片正拱

4、型爆破片3.受弯曲破坏的爆破片受弯曲破坏的爆破片4.失稳破坏的爆破片失稳破坏的爆破片 （也称反拱型）（也称反拱型）抗疲劳性能好。凸侧承受压抗疲劳性能好。凸侧承受压力，片内产生压缩应力，力，片内产生压缩应力，P上升至临界上升至临界P,片失稳，瞬时片失稳，瞬时翻转，失效泄压。翻转，失效泄压。脆性材料，片受载后几脆性材料，片受载后几乎不产生塑性变形。形乎不产生塑性变形。形成平板弯破坏。成平板弯破坏。带刀架的反拱型带刀架的反拱型带点环的反拱型带点环的反拱型刻槽反拱型刻槽反拱型弹射式反拱型弹射式反拱型反拱型爆破片反拱型爆破片正拱型爆破片正拱型爆破片螺栓型和焊接型爆破片螺栓型和焊接型爆破片石墨型爆破片石墨

5、型爆破片S-90 S-90 型型沿刻痕爆破的反沿刻痕爆破的反拱刻槽型爆破片。拱刻槽型爆破片。 即使爆破片受损即使爆破片受损或安装反了，它或安装反了，它也仍将在也仍将在 1.5 1.5 倍倍的额定压力内爆的额定压力内爆裂。裂。JRS JRS 型型 JAWSJAWS 反拱型反拱型爆破片，爆破爆破片，爆破压力低于压力低于 S-90 S-90 型爆破片。它型爆破片。它沿爆破片上的沿爆破片上的环齿反拱且爆环齿反拱且爆破。破。 RLS RLS 型型LIQUIFLOLIQUIFLO 反拱反拱型爆破片用于液型爆破片用于液体和气体介质。体和气体介质。在全液体或气体在全液体或气体介质系统中，爆介质系统中，爆破片上

6、的圆刻痕破片上的圆刻痕和折页可使其完和折页可使其完全打开。全打开。平板型爆破片平板型爆破片缺点：介质压力波动易使爆破片缺点：介质压力波动易使爆破片塑性塑性变形，抗疲劳变形，抗疲劳 性能差，使用寿命短，且爆破压力精度偏低。性能差，使用寿命短，且爆破压力精度偏低。优点：加工容易。优点：加工容易。正拱型爆破片正拱型爆破片 使用时介质压力在片凹侧，可用于气体或液体介使用时介质压力在片凹侧，可用于气体或液体介质的泄放。可提高爆破片的抗疲劳性能，延长寿命和质的泄放。可提高爆破片的抗疲劳性能，延长寿命和提高爆破精度，这种性能较优良的爆破片已成为我国提高爆破精度，这种性能较优良的爆破片已成为我国主要使用的爆破

7、片品种之一。主要使用的爆破片品种之一。爆破片的设计计算包括：爆破片的设计计算包括：1.结构选型结构选型2.材料选用材料选用3.额定泄放面积计算额定泄放面积计算4.爆破片厚度的确定爆破片厚度的确定结构选型结构选型 常用的几种爆常用的几种爆破片如表破片如表5-2所示。所示。其类型主要根据容其类型主要根据容器内的压力、介质器内的压力、介质温度、腐蚀性，以温度、腐蚀性，以及载荷的稳定性选及载荷的稳定性选择。择。表表5-2 爆破片类型选择爆破片类型选择材料选择材料选择 爆破元件分塑爆破元件分塑性材料和脆性材料性材料和脆性材料两大类。拉伸和剪两大类。拉伸和剪切破坏型大多采用切破坏型大多采用塑性较好的材料；

8、塑性较好的材料；而弯曲破坏则采用而弯曲破坏则采用脆性材料（如铸铁、脆性材料（如铸铁、石墨等）石墨等） 。对爆破对爆破片金属的温度适用片金属的温度适用范围限定的要求见范围限定的要求见表表5-35-3。额定泄放面积计算额定泄放面积计算条件：爆破片的实际有效泄放面积条件：爆破片的实际有效泄放面积 额定泄放面积额定泄放面积（1）介质为气体时的额定泄放面积（临界条件下）介质为气体时的额定泄放面积（临界条件下）ZTMCKWAbsP106.722mm设计爆破压力（绝压），包括设计压力和超压允许设计爆破压力（绝压），包括设计压力和超压允许 值值,MPa ;,MPa ;爆破片的额定泄放面积爆破片的额定泄放面积

9、; ;2mm压力容器的所需安全泄放量压力容器的所需安全泄放量 ; ;hkg气体分子量气体分子量 ; ;在泄放压力及相应温度气体的压缩系数，对空气，在泄放压力及相应温度气体的压缩系数，对空气，Z=1.0 ;Z=1.0 ;阀门进口处气体绝对温度（阀门进口处气体绝对温度（+273+273）,K ;,K ;额定泄放系数，取额定泄放系数，取K=0.62 ;K=0.62 ;sWbpAMZTK式中：式中：（2）介质为液体时的额定泄放面积）介质为液体时的额定泄放面积pWAs2106 . 362mm式中：式中：阀门前后压力降，阀门前后压力降，MPa ;MPa ;爆破片的额定泄放面积，爆破片的额定泄放面积， ；2

10、mm阀门入口侧温度下液体密度，阀门入口侧温度下液体密度， ；3mkgAp（3）介质为饱和蒸汽时的额定泄放面积）介质为饱和蒸汽时的额定泄放面积bsKWAP25. 52mm式中：式中：爆破片的额定泄放面积，爆破片的额定泄放面积， ；2mmA设计爆破压力（绝压），包括设计压力和设计爆破压力（绝压），包括设计压力和超压允许值超压允许值,MPa ;,MPa ;bp额定泄放系数，取额定泄放系数，取K=0.62 ;K=0.62 ;K压力容器的安全泄放量压力容器的安全泄放量 ; ;sWhkg例题：例题： 一压力容器设计压力为一压力容器设计压力为0.7MPa0.7MPa，介质为空气，温度，介质为空气，温度为为2

11、020的容器与乙烯装置相连，为防止由于乙烯渗入与的容器与乙烯装置相连，为防止由于乙烯渗入与混合使压力升高引起容器破坏，在容器上装设爆破片装混合使压力升高引起容器破坏，在容器上装设爆破片装置，试计算爆破片的有效泄放面积和直径（已知容器的置，试计算爆破片的有效泄放面积和直径（已知容器的安全泄放量为安全泄放量为 ）。）。hkg51021. 8注：因容器的介质为空气，且压力不高，取注：因容器的介质为空气，且压力不高，取Z=1.0Z=1.0，k1.4k1.4，C=356C=356，K=0.62K=0.62， = =（0.7+0.10.7+0.1）=0.8MPa=0.8MPa， M=28.92 M=28.

12、92 ，T=T=（20+27320+273）=293K=293K， = =bphkgsWhkg51021. 8代入公式：代入公式：ZTMCKWAbsP106.72爆破片的泄放面积直径爆破片的泄放面积直径D D为：为：.AD4=p爆破片厚度计算爆破片厚度计算 爆破片压力主要取决与爆破元件的厚度。但迄今尚爆破片压力主要取决与爆破元件的厚度。但迄今尚无一完整的精确计算公式。常用半经验公式。可在以下公无一完整的精确计算公式。常用半经验公式。可在以下公式中任选一个。（拉伸型）式中任选一个。（拉伸型）（1 1）. =0-35MPa . =0-35MPa ，平板式正拱型。，平板式正拱型。bpmmDPStbb

13、5 . 3=S S爆破片厚度，爆破片厚度，mmmm；bp爆破片由设计确定的爆破压力，爆破片由设计确定的爆破压力，MPaMPa；式中：式中：材料的工作温度下的强度极限材料的工作温度下的强度极限 MPaMPa；tbD D爆破片夹紧直径爆破片夹紧直径mmmm。（2 2）. =0-35MPa . =0-35MPa ，平板型或正拱型爆破片。，平板型或正拱型爆破片。bpmmKDpSb=式中：式中：室温下的爆破压力，对于操作温度下的室温下的爆破压力，对于操作温度下的 还应乘上温度校正因数，如还应乘上温度校正因数，如 （查图得，如（查图得，如150150即系数为即系数为0.680.68）；）；bpK K系数；

14、系数；%68=btbpptbp（3 3）. =0-35MPa . =0-35MPa ，常温下正拱型爆破片。，常温下正拱型爆破片。bpmmCDpSbb2=式中：式中：C实验系数，查表实验系数，查表5-65-6；b材料强度限实测值，查表材料强度限实测值，查表5-65-6，MPa.MPa.例题：例题： 一压力容器设计压力为一压力容器设计压力为0.7MPa0.7MPa，介质为空气，温度，介质为空气，温度为为2020的容器与乙烯装置相连，为防止由于乙烯渗入与的容器与乙烯装置相连，为防止由于乙烯渗入与混合使压力升高引起容器破坏，在容器上装设爆破片装混合使压力升高引起容器破坏，在容器上装设爆破片装置，试计算

15、爆破片的有效泄放面积和直径（只知容器的置，试计算爆破片的有效泄放面积和直径（只知容器的安全泄放量为安全泄放量为 ）。）。hkg51021. 8按上面的有关参数，求爆破片的厚度？按上面的有关参数，求爆破片的厚度？bp=0.7MPa=0.7MPa， D=500mmD=500mm，T=20T=20材料为材料为1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti， =720.1MPa=720.1MPab解：解：mmCDpSmmKDpSmmDpSbbbtbb143. 01 .720767. 125007 . 02143. 010345. 25007 . 0139. 01 .7205 . 35007 . 05 . 3

16、321=所以，所以，S0.14mmS0.14mm。爆破片的爆破压力和容器最大工作压力与设计压力的关系爆破片的爆破压力和容器最大工作压力与设计压力的关系确定爆破片的爆破压力应考虑两个方面的因素：确定爆破片的爆破压力应考虑两个方面的因素： 设ppb wbnpp 爆破元件自身性能和特点。即一定温度压力下，爆破元件自身性能和特点。即一定温度压力下，抗疲劳和蠕变的能力。所以抗疲劳和蠕变的能力。所以 。标定爆破压力标定爆破压力取一批元件爆破压力的平均值。取一批元件爆破压力的平均值。例如：例如： =10MPa=10MPa，则该批爆破片的实际压力在，则该批爆破片的实际压力在9.59.5 10.5MPa 10.

17、5MPa范围内均为合格。范围内均为合格。bp关系图关系图压力压力+ +- -爆破片侧爆破片侧maxbpminbp设计爆破压力设计爆破压力bp容器侧容器侧最大工作压力最大工作压力wp设p设计压力设计压力)(maxbpp设wbpp43. 1min普通正拱型：普通正拱型：开缝正拱型：开缝正拱型：脉动压力时：脉动压力时：wbwbwbpppppp70. 125. 143. 1minminmin国内：国内： 国际：国际：bbbppp%5%3%6例如：设计压力为例如：设计压力为10.5MPa10.5MPa国际标准国际标准国内标准国内标准MPapMPapMPapMPapMPapwbbb64. 643. 15

18、. 95 . 9105 .105 .10minmax=设MPapMPapMPapMPapMPapwbbb70. 643. 157. 957. 987. 95 .105 .10minmax=设由以上分析可以看出：由以上分析可以看出：（1 1）. .（2 2）.P.P与与 之间有一个压力台阶，也是之间有一个压力台阶，也是 压力容器安全裕度的一部分。压力容器安全裕度的一部分。wbpppmax设wp1.1.爆破片要求正确安装，其受力方向不能装反，爆破片要求正确安装，其受力方向不能装反， 爆破片不能擦伤、划痕，其爆破压力与容器要爆破片不能擦伤、划痕，其爆破压力与容器要 求一致；求一致；2.2.若爆破片破裂有碎片产生时，则应装设拦网，若爆破片破裂有碎片产生时，则应装设拦网， 以免碎片填塞管道；以免碎片填塞管道；3.3.爆破片定期更换，每年至少一次；爆破片定期更换，每年至少一次；4.4.爆破片和安全阀的混合使用爆破片和安全阀的混合使用(1)(1)安全阀在进口侧安全阀在进口侧爆破片和安全阀的混合使用爆破片和安全阀的混合使用(2) (2) 爆破片在进口侧爆破片在进口侧(3) (3) 两个安全阀并联使用两个安全阀并联使用(4) (4) 两个爆破片并联组合两个爆破片并联组合除上述结构外，还有以下几种装置：除上述结构外，还有以下几种装置：（1 1）. .排