第五章爆破片(3、4)

爆破片在压力容器上的应用爆破片的设计计算爆破片的使用和管理爆破片爆破片的结构形式

爆破片也是安全泄放装置之一。主要由爆破片和夹持器组成。当容器内的压力超过正常工作压力达到爆破片的标定爆破压力时，爆破片自行爆破，容器内的气体通过爆破片向外排出，从而避免了容器本体发生重大恶性事故，但泄压后的容器也中断运行。爆破片爆破片在压力容器上的应用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-253—480℃甚至更高；以压力而言，适用范围在7KPa—800MPa之间；以泄放口径而言，适用范围在φ8—φ1000mm甚至更大；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1.密封性能好；2.泄压反应较快；3.适用范围广；4.容器内介质所含污染物对爆破片的影响小。爆破片的缺点1.爆破片不能重复使用；2.破裂后容器必须停止运行。

所以，爆破片一般用于超压可能性较小，以及装设阀形安全阀不能确保压力容器安全运行的场合（例如我们常使用的高压锅）。爆破片在压力容器上的应用

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4大类1.受拉伸破坏的爆破片2.受剪切破坏的爆破片3.受弯曲破坏的爆破片4.受失稳破坏的爆破片爆破片的结构形式1.受拉伸破坏的爆破片普通正拱型开缝正拱型周边压紧，一侧受载后，呈凸形，片内拉应力，P上升，中部破，泄压。2.受剪切破坏的爆破片平板型爆破片开槽拱型爆破片夹持器的周边被剪切破坏。（形成结构上的薄弱环节）平板型爆破片正拱型爆破片爆破片的结构形式3.受弯曲破坏的爆破片4.失稳破坏的爆破片（也称反拱型）抗疲劳性能好。凸侧承受压力，片内产生压缩应力，P上升至临界P,片失稳，瞬时翻转，失效泄压。脆性材料，片受载后几乎不产生塑性变形。形成平板弯破坏。带刀架的反拱型带点环的反拱型刻槽反拱型弹射式反拱型爆破片的结构形式爆破片的结构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结构形式S-90型

沿刻痕爆破的反拱刻槽型爆破片。即使爆破片受损或安装反了，它也仍将在1.5倍的额定压力内爆裂。JRS型

JAWS™

反拱型爆破片，爆破压力低于S-90型爆破片。它沿爆破片上的环齿反拱且爆破。RLS型

LIQUIFLO™

反拱型爆破片用于液体和气体介质。在全液体或气体介质系统中，爆破片上的圆刻痕和折页可使其完全打开。爆破片的结构形式平板型爆破片缺点：介质压力波动易使爆破片塑性变形，抗疲劳性能差，使用寿命短，且爆破压力精度偏低。优点：加工容易。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主要使用的爆破片品种之一。爆破片的结构形式爆破片的设计计算爆破片的设计计算包括：1.结构选型2.材料选用3.额定泄放面积计算4.爆破片厚度的确定爆破片的设计计算结构选型

常用的几种爆破片如表5-2所示。其类型主要根据容器内的压力、介质温度、腐蚀性，以及载荷的稳定性选择。爆破片的设计计算表5-2爆破片类型选择爆破片的设计计算材料选择

爆破元件分塑性材料和脆性材料两大类。拉伸和剪切破坏型大多采用塑性较好的材料；而弯曲破坏则采用脆性材料（如铸铁、石墨等）。对爆破片金属的温度适用范围限定的要求见表5-3。爆破片的设计计算额定泄放面积计算条件：爆破片的实际有效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）爆破片的设计计算—设计爆破压力（绝压），包括设计压力和超压允许值,MPa;—爆破片的额定泄放面积;—压力容器的所需安全泄放量;—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，Z=1.0;—阀门进口处气体绝对温度（℃+273）,K;—额定泄放系数，取K=0.62;式中：爆破片的设计计算（2）介质为液体时的额定泄放面积式中：—阀门前后压力降，MPa;—爆破片的额定泄放面积，；—阀门入口侧温度下液体密度，；爆破片的设计计算（3）介质为饱和蒸汽时的额定泄放面积式中：—爆破片的额定泄放面积，；—设计爆破压力（绝压），包括设计压力和超压允许值,MPa;—额定泄放系数，取K=0.62;—压力容器的安全泄放量;爆破片的设计计算例题：

一压力容器设计压力为0.7MPa，介质为空气，温度为20℃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）。注：因容器的介质为空气，且压力不高，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，=爆破片的设计计算代入公式：爆破片的泄放面积直径D为：.AD4=p爆破片的设计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）（1）.=0-35MPa，平板式正拱型。S—爆破片厚度，mm；—爆破片由设计确定的爆破压力，MPa；式中：爆破片的设计计算—材料的工作温度下的强度极限MPa；D—爆破片夹紧直径mm。（2）.=0-35MPa，平板型或正拱型爆破片。式中：—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（查图得，如150℃即系数为0.68）；K—系数；爆破片的设计计算（3）.=0-35MPa，常温下正拱型爆破片。式中：—实验系数，查表5-6；—材料强度限实测值，查表5-6，MPa.爆破片的设计计算例题：

一压力容器设计压力为0.7MPa，介质为空气，温度为20℃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）。按上面的有关参数，求爆破片的厚度？=0.7MPa，D=500mm，T=20℃材料为1Cr18Ni9Ti，=720.1MPa爆破片的设计计算解：所以，S≈0.14mm。爆破片的设计计算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：

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。标定爆破压力——取一批元件爆破压力的平均值。例如：=10MPa，则该批爆破片的实际压力在9.5—10.5MPa范围内均为合格。爆破片的设计计算关系图压力+-爆破片侧设计爆破压力容器侧最大工作压力设计压力普通正拱型：开缝正拱型：脉动压力时：国内：

国际：爆破片的设计计算例如：设计压力为10.5MPa国际标准国内标准爆破片的设计计算由以上分析可以看出：（1）.（2）.P与之间有一个压力台阶，也是压力容器安全裕度的一部分。爆破片的设计计算爆破片的使用与管理1.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求一致；2.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；3.爆破片定期更换，每年至少一次；4.爆破片和安全阀的混合使用(1)安全阀在进口侧爆破片和安全阀的混合使用爆破片的使用与管理(2)爆破片在进口侧爆破片的使用与管理(3)两个安全阀并联使用爆破片的使用与管理(4)两个爆破片并联组合爆破片的使用与管理除上述结构外，还有以下几种装置：（1）.排放管道，（由自控阀门控制）；（2）.易熔塞（温度超标后熔化），用于储存液化气体的容器；（3）.安全帽（剪切型），高压容器。

总之，防止压力容器超压超温的安全附件种类很多，以后具体用到再查看参考书。爆破片的使用与管理正拱型爆破片常见的爆破片LK型产品正拱型爆破片反拱形爆破片常见的爆破片常见的爆破片锅炉烟道用爆破片防粉尘爆破用爆破片消防气瓶用爆破片常见的