爆破片設(shè)計(jì)選用研究

劉維明

摘 要：在石油與化工行業(yè)，爆破片的選擇與使用非常重要，是保證生產(chǎn)安全的前提。該文首先介紹了爆破片裝置的特征以及常見(jiàn)的幾種爆破片裝置類型，然后分析了爆破片裝置設(shè)計(jì)壓力、爆破片裝置爆破溫度以及泄放量的計(jì)算與確定方法，最后介紹了爆破片的選用原則。

關(guān)鍵詞：爆破片 壓力容器 泄放量 介質(zhì) 密封性

中圖分類號(hào)：TJ761.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0107-01

爆破片又可以被稱為爆破膜、防爆片或者爆破板，當(dāng)其兩側(cè)壓力差達(dá)到預(yù)定值時(shí)，爆破片就會(huì)發(fā)生動(dòng)作。爆破片是石油與化工生產(chǎn)壓力容器中用來(lái)防止超壓的防護(hù)裝置，它會(huì)在設(shè)定的壓力和溫度下發(fā)生爆破，泄放出容器內(nèi)的壓力，在保障生產(chǎn)人員的生命安全以及保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備方面具有重要意義。

1 爆破片裝置的特征

由于泄壓裝置動(dòng)作的發(fā)生與否與其中介質(zhì)的狀態(tài)并沒(méi)有直接關(guān)系，因此爆破片裝置的適用范圍非常廣。爆破片的泄放面積可以事先計(jì)算出來(lái)，因此可以確保泄放量。爆破片裝置的泄放速度比較快，將其作為化學(xué)反應(yīng)物料或者壓力增大反應(yīng)的反應(yīng)釜具有較大優(yōu)勢(shì)。爆破片裝置的材料可以根據(jù)抗腐蝕要求來(lái)選擇，因此一般爆破片的抗腐蝕能力都比較好。另外，爆破片的密封性能非常高，以確保泄壓動(dòng)作的準(zhǔn)確性。再有，爆破片裝置還具有價(jià)格低廉、易于安裝和維修、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

2 爆破片裝置的常見(jiàn)類型

常見(jiàn)的爆破片裝置主要有平板型爆破片裝置、正拱型爆破片裝置以及反拱型爆破片裝置這三種。

平板型爆破片裝置可以分為石墨爆破片、平板刻槽爆破片和平板開(kāi)縫爆破片。石墨爆破片的優(yōu)點(diǎn)是：耐腐蝕性能好，但是這種爆破片脆性大，強(qiáng)度低，安裝時(shí)需要謹(jǐn)慎，此外該爆破片爆破后會(huì)出現(xiàn)大量碎片不能與安全閥串聯(lián)使用；平板刻槽爆破片和平板開(kāi)縫爆破片裝置受力會(huì)發(fā)生拉伸變形，所以耐疲勞強(qiáng)度較差，一般適合壓力較低壓力波動(dòng)較小的場(chǎng)合使用。平板型爆破片裝置主要由石墨或者塑性金屬制成，前者容易受到剪切和彎曲破壞，后者的內(nèi)壁比較薄，容易受到拉伸破壞，因此其適用于壓力不太高并且比較穩(wěn)定的場(chǎng)合中。

正拱型爆破片裝置主要包括普通正拱型、正拱刻槽型和正拱開(kāi)縫型爆破片裝置。普通正拱型和正拱刻槽型爆破片裝置由單層塑性金屬制得，介質(zhì)與爆破片裝置的凹面接觸，當(dāng)容器承受的壓力超過(guò)一定值之后，爆破片裝置就會(huì)受到拉伸破壞，因此這兩種爆破片裝置主要應(yīng)用于靜載中高壓容器中。

3 爆破片各種數(shù)據(jù)的計(jì)算

3.1 爆破片裝置設(shè)計(jì)壓力的計(jì)算

爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力應(yīng)大于設(shè)備的工作壓力而小于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)爆破壓力時(shí)就需要將前壓考慮進(jìn)去。在條件允許的情況下可以盡可能大的提高爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力，這樣爆破片的使用壽命會(huì)大大提高。一般情況下最大設(shè)計(jì)爆破壓力要小于壓力容器設(shè)計(jì)壓力的1.1倍。

3.2 爆破片裝置爆破溫度的確定

爆破溫度實(shí)際指的是安裝爆破片部位的溫度，一般情況下與設(shè)備中的操作溫度并不相同。由于金屬的機(jī)械性能與溫度有著很大關(guān)系，因此由金屬所制作爆破片的抗蠕變性能也會(huì)受到溫度的影響。各種材料所制成的爆破片溫度與壓力之間的關(guān)系如圖1所示。

3.3 爆破片泄放量的計(jì)算

（1）水蒸汽壓力容器或者壓縮氣體容器

水蒸汽壓力容器或者壓縮氣體容器所使用爆破片的安全泄放量計(jì)算公式為：

WS=2.83×10-3ρvd2

上式中，WS表示壓力容器的泄放量，單位為kg/h；ρ表示氣體的密度，單位為 kg/m3；v表示氣體在容器進(jìn)口時(shí)的流速，單位為m/s；d表示壓力容器進(jìn)口管的內(nèi)徑，單位為mm。

（2）液化氣體

壓力容器的保溫層未使用絕熱材料時(shí)，液化氣體壓力容器爆破片的泄放量計(jì)算公式為：

WS=2.55×105FAr0.82/q

當(dāng)壓力容器的保溫層使用絕熱材料時(shí)，使用下式進(jìn)行計(jì)算：

WS=2.61×（650-t）λAr0.82/qδ

式中，Ar代表壓力容器的受熱面積，單位為m2；F代表絕熱系數(shù)；q代表壓力容器中介質(zhì)的飽和溫度，單位為℃；δ代表容器保溫層的厚度，單位為m；λ代表絕熱材料在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為kJ/m·h·℃。

4 爆破片的選用

在選擇爆破片時(shí)，需要考慮的因素有以下幾種：材料、爆破溫度、使用場(chǎng)合和使用介質(zhì)。不同材料爆破片裝置所承受的壓力各不相同，因此需要根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定壓力范圍，因此爆破片裝置的選擇得首先確定其需要承受的壓力；溫度會(huì)對(duì)金屬材料及其密封膜帶來(lái)一定影響，因此在選用爆破片時(shí)，需要首先明確使用溫度的范圍；如果壓力容器的介質(zhì)為液體，則不能選用反拱型爆破片。如果介質(zhì)具有一定的腐蝕性，則應(yīng)該使用正拱型爆破片，因?yàn)槠渑c介質(zhì)接觸的爆破片上覆蓋著非金屬保護(hù)膜，可以有效保護(hù)爆破片裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，化工以及石油行業(yè)所使用的工藝設(shè)備一般都需要在高溫高壓條件下工作，一旦出現(xiàn)失控或者超壓?jiǎn)栴}，生產(chǎn)設(shè)備可能會(huì)發(fā)生破裂和爆炸的危險(xiǎn)。

當(dāng)設(shè)備的壓力超過(guò)一定值時(shí)，爆破裝置可以通過(guò)泄放壓力來(lái)避免危險(xiǎn)的發(fā)生，因此可以作為工藝生產(chǎn)裝置的防護(hù)裝置。另外，爆破片裝置還具有排放量較大、密封性好以及響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在石油與化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 周代瓊.反拱刻槽帶加強(qiáng)環(huán)型爆破片裝置的設(shè)計(jì)[J].石油和化工設(shè)備，2013（2）.

[2] 吳全龍.壓力容器與爆破片特性壓力關(guān)系探討[J].壓力容器，2011（9）.

[3] 孫遙.大口徑爆破片的設(shè)計(jì)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2011（3）.endprint

摘 要：在石油與化工行業(yè)，爆破片的選擇與使用非常重要，是保證生產(chǎn)安全的前提。該文首先介紹了爆破片裝置的特征以及常見(jiàn)的幾種爆破片裝置類型，然后分析了爆破片裝置設(shè)計(jì)壓力、爆破片裝置爆破溫度以及泄放量的計(jì)算與確定方法，最后介紹了爆破片的選用原則。

關(guān)鍵詞：爆破片 壓力容器 泄放量 介質(zhì) 密封性

中圖分類號(hào)：TJ761.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0107-01

爆破片又可以被稱為爆破膜、防爆片或者爆破板，當(dāng)其兩側(cè)壓力差達(dá)到預(yù)定值時(shí)，爆破片就會(huì)發(fā)生動(dòng)作。爆破片是石油與化工生產(chǎn)壓力容器中用來(lái)防止超壓的防護(hù)裝置，它會(huì)在設(shè)定的壓力和溫度下發(fā)生爆破，泄放出容器內(nèi)的壓力，在保障生產(chǎn)人員的生命安全以及保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備方面具有重要意義。

1 爆破片裝置的特征

由于泄壓裝置動(dòng)作的發(fā)生與否與其中介質(zhì)的狀態(tài)并沒(méi)有直接關(guān)系，因此爆破片裝置的適用范圍非常廣。爆破片的泄放面積可以事先計(jì)算出來(lái)，因此可以確保泄放量。爆破片裝置的泄放速度比較快，將其作為化學(xué)反應(yīng)物料或者壓力增大反應(yīng)的反應(yīng)釜具有較大優(yōu)勢(shì)。爆破片裝置的材料可以根據(jù)抗腐蝕要求來(lái)選擇，因此一般爆破片的抗腐蝕能力都比較好。另外，爆破片的密封性能非常高，以確保泄壓動(dòng)作的準(zhǔn)確性。再有，爆破片裝置還具有價(jià)格低廉、易于安裝和維修、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

2 爆破片裝置的常見(jiàn)類型

常見(jiàn)的爆破片裝置主要有平板型爆破片裝置、正拱型爆破片裝置以及反拱型爆破片裝置這三種。

平板型爆破片裝置可以分為石墨爆破片、平板刻槽爆破片和平板開(kāi)縫爆破片。石墨爆破片的優(yōu)點(diǎn)是：耐腐蝕性能好，但是這種爆破片脆性大，強(qiáng)度低，安裝時(shí)需要謹(jǐn)慎，此外該爆破片爆破后會(huì)出現(xiàn)大量碎片不能與安全閥串聯(lián)使用；平板刻槽爆破片和平板開(kāi)縫爆破片裝置受力會(huì)發(fā)生拉伸變形，所以耐疲勞強(qiáng)度較差，一般適合壓力較低壓力波動(dòng)較小的場(chǎng)合使用。平板型爆破片裝置主要由石墨或者塑性金屬制成，前者容易受到剪切和彎曲破壞，后者的內(nèi)壁比較薄，容易受到拉伸破壞，因此其適用于壓力不太高并且比較穩(wěn)定的場(chǎng)合中。

正拱型爆破片裝置主要包括普通正拱型、正拱刻槽型和正拱開(kāi)縫型爆破片裝置。普通正拱型和正拱刻槽型爆破片裝置由單層塑性金屬制得，介質(zhì)與爆破片裝置的凹面接觸，當(dāng)容器承受的壓力超過(guò)一定值之后，爆破片裝置就會(huì)受到拉伸破壞，因此這兩種爆破片裝置主要應(yīng)用于靜載中高壓容器中。

3 爆破片各種數(shù)據(jù)的計(jì)算

3.1 爆破片裝置設(shè)計(jì)壓力的計(jì)算

爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力應(yīng)大于設(shè)備的工作壓力而小于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)爆破壓力時(shí)就需要將前壓考慮進(jìn)去。在條件允許的情況下可以盡可能大的提高爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力，這樣爆破片的使用壽命會(huì)大大提高。一般情況下最大設(shè)計(jì)爆破壓力要小于壓力容器設(shè)計(jì)壓力的1.1倍。

3.2 爆破片裝置爆破溫度的確定

爆破溫度實(shí)際指的是安裝爆破片部位的溫度，一般情況下與設(shè)備中的操作溫度并不相同。由于金屬的機(jī)械性能與溫度有著很大關(guān)系，因此由金屬所制作爆破片的抗蠕變性能也會(huì)受到溫度的影響。各種材料所制成的爆破片溫度與壓力之間的關(guān)系如圖1所示。

3.3 爆破片泄放量的計(jì)算

（1）水蒸汽壓力容器或者壓縮氣體容器

水蒸汽壓力容器或者壓縮氣體容器所使用爆破片的安全泄放量計(jì)算公式為：

WS=2.83×10-3ρvd2

上式中，WS表示壓力容器的泄放量，單位為kg/h；ρ表示氣體的密度，單位為 kg/m3；v表示氣體在容器進(jìn)口時(shí)的流速，單位為m/s；d表示壓力容器進(jìn)口管的內(nèi)徑，單位為mm。

（2）液化氣體

壓力容器的保溫層未使用絕熱材料時(shí)，液化氣體壓力容器爆破片的泄放量計(jì)算公式為：

WS=2.55×105FAr0.82/q

當(dāng)壓力容器的保溫層使用絕熱材料時(shí)，使用下式進(jìn)行計(jì)算：

WS=2.61×（650-t）λAr0.82/qδ

式中，Ar代表壓力容器的受熱面積，單位為m2；F代表絕熱系數(shù)；q代表壓力容器中介質(zhì)的飽和溫度，單位為℃；δ代表容器保溫層的厚度，單位為m；λ代表絕熱材料在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為kJ/m·h·℃。

4 爆破片的選用

在選擇爆破片時(shí)，需要考慮的因素有以下幾種：材料、爆破溫度、使用場(chǎng)合和使用介質(zhì)。不同材料爆破片裝置所承受的壓力各不相同，因此需要根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定壓力范圍，因此爆破片裝置的選擇得首先確定其需要承受的壓力；溫度會(huì)對(duì)金屬材料及其密封膜帶來(lái)一定影響，因此在選用爆破片時(shí)，需要首先明確使用溫度的范圍；如果壓力容器的介質(zhì)為液體，則不能選用反拱型爆破片。如果介質(zhì)具有一定的腐蝕性，則應(yīng)該使用正拱型爆破片，因?yàn)槠渑c介質(zhì)接觸的爆破片上覆蓋著非金屬保護(hù)膜，可以有效保護(hù)爆破片裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，化工以及石油行業(yè)所使用的工藝設(shè)備一般都需要在高溫高壓條件下工作，一旦出現(xiàn)失控或者超壓?jiǎn)栴}，生產(chǎn)設(shè)備可能會(huì)發(fā)生破裂和爆炸的危險(xiǎn)。

當(dāng)設(shè)備的壓力超過(guò)一定值時(shí)，爆破裝置可以通過(guò)泄放壓力來(lái)避免危險(xiǎn)的發(fā)生，因此可以作為工藝生產(chǎn)裝置的防護(hù)裝置。另外，爆破片裝置還具有排放量較大、密封性好以及響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在石油與化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 周代瓊.反拱刻槽帶加強(qiáng)環(huán)型爆破片裝置的設(shè)計(jì)[J].石油和化工設(shè)備，2013（2）.

[2] 吳全龍.壓力容器與爆破片特性壓力關(guān)系探討[J].壓力容器，2011（9）.

[3] 孫遙.大口徑爆破片的設(shè)計(jì)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2011（3）.endprint

摘 要：在石油與化工行業(yè)，爆破片的選擇與使用非常重要，是保證生產(chǎn)安全的前提。該文首先介紹了爆破片裝置的特征以及常見(jiàn)的幾種爆破片裝置類型，然后分析了爆破片裝置設(shè)計(jì)壓力、爆破片裝置爆破溫度以及泄放量的計(jì)算與確定方法，最后介紹了爆破片的選用原則。

關(guān)鍵詞：爆破片 壓力容器 泄放量 介質(zhì) 密封性

中圖分類號(hào)：TJ761.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0107-01

爆破片又可以被稱為爆破膜、防爆片或者爆破板，當(dāng)其兩側(cè)壓力差達(dá)到預(yù)定值時(shí)，爆破片就會(huì)發(fā)生動(dòng)作。爆破片是石油與化工生產(chǎn)壓力容器中用來(lái)防止超壓的防護(hù)裝置，它會(huì)在設(shè)定的壓力和溫度下發(fā)生爆破，泄放出容器內(nèi)的壓力，在保障生產(chǎn)人員的生命安全以及保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備方面具有重要意義。

1 爆破片裝置的特征

由于泄壓裝置動(dòng)作的發(fā)生與否與其中介質(zhì)的狀態(tài)并沒(méi)有直接關(guān)系，因此爆破片裝置的適用范圍非常廣。爆破片的泄放面積可以事先計(jì)算出來(lái)，因此可以確保泄放量。爆破片裝置的泄放速度比較快，將其作為化學(xué)反應(yīng)物料或者壓力增大反應(yīng)的反應(yīng)釜具有較大優(yōu)勢(shì)。爆破片裝置的材料可以根據(jù)抗腐蝕要求來(lái)選擇，因此一般爆破片的抗腐蝕能力都比較好。另外，爆破片的密封性能非常高，以確保泄壓動(dòng)作的準(zhǔn)確性。再有，爆破片裝置還具有價(jià)格低廉、易于安裝和維修、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

2 爆破片裝置的常見(jiàn)類型

常見(jiàn)的爆破片裝置主要有平板型爆破片裝置、正拱型爆破片裝置以及反拱型爆破片裝置這三種。

平板型爆破片裝置可以分為石墨爆破片、平板刻槽爆破片和平板開(kāi)縫爆破片。石墨爆破片的優(yōu)點(diǎn)是：耐腐蝕性能好，但是這種爆破片脆性大，強(qiáng)度低，安裝時(shí)需要謹(jǐn)慎，此外該爆破片爆破后會(huì)出現(xiàn)大量碎片不能與安全閥串聯(lián)使用；平板刻槽爆破片和平板開(kāi)縫爆破片裝置受力會(huì)發(fā)生拉伸變形，所以耐疲勞強(qiáng)度較差，一般適合壓力較低壓力波動(dòng)較小的場(chǎng)合使用。平板型爆破片裝置主要由石墨或者塑性金屬制成，前者容易受到剪切和彎曲破壞，后者的內(nèi)壁比較薄，容易受到拉伸破壞，因此其適用于壓力不太高并且比較穩(wěn)定的場(chǎng)合中。

正拱型爆破片裝置主要包括普通正拱型、正拱刻槽型和正拱開(kāi)縫型爆破片裝置。普通正拱型和正拱刻槽型爆破片裝置由單層塑性金屬制得，介質(zhì)與爆破片裝置的凹面接觸，當(dāng)容器承受的壓力超過(guò)一定值之后，爆破片裝置就會(huì)受到拉伸破壞，因此這兩種爆破片裝置主要應(yīng)用于靜載中高壓容器中。

3 爆破片各種數(shù)據(jù)的計(jì)算

3.1 爆破片裝置設(shè)計(jì)壓力的計(jì)算

爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力應(yīng)大于設(shè)備的工作壓力而小于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)爆破壓力時(shí)就需要將前壓考慮進(jìn)去。在條件允許的情況下可以盡可能大的提高爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力，這樣爆破片的使用壽命會(huì)大大提高。一般情況下最大設(shè)計(jì)爆破壓力要小于壓力容器設(shè)計(jì)壓力的1.1倍。

3.2 爆破片裝置爆破溫度的確定

爆破溫度實(shí)際指的是安裝爆破片部位的溫度，一般情況下與設(shè)備中的操作溫度并不相同。由于金屬的機(jī)械性能與溫度有著很大關(guān)系，因此由金屬所制作爆破片的抗蠕變性能也會(huì)受到溫度的影響。各種材料所制成的爆破片溫度與壓力之間的關(guān)系如圖1所示。

3.3 爆破片泄放量的計(jì)算

（1）水蒸汽壓力容器或者壓縮氣體容器

水蒸汽壓力容器或者壓縮氣體容器所使用爆破片的安全泄放量計(jì)算公式為：

WS=2.83×10-3ρvd2

上式中，WS表示壓力容器的泄放量，單位為kg/h；ρ表示氣體的密度，單位為 kg/m3；v表示氣體在容器進(jìn)口時(shí)的流速，單位為m/s；d表示壓力容器進(jìn)口管的內(nèi)徑，單位為mm。

（2）液化氣體

壓力容器的保溫層未使用絕熱材料時(shí)，液化氣體壓力容器爆破片的泄放量計(jì)算公式為：

WS=2.55×105FAr0.82/q

當(dāng)壓力容器的保溫層使用絕熱材料時(shí)，使用下式進(jìn)行計(jì)算：

WS=2.61×（650-t）λAr0.82/qδ

式中，Ar代表壓力容器的受熱面積，單位為m2；F代表絕熱系數(shù)；q代表壓力容器中介質(zhì)的飽和溫度，單位為℃；δ代表容器保溫層的厚度，單位為m；λ代表絕熱材料在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為kJ/m·h·℃。

4 爆破片的選用

在選擇爆破片時(shí)，需要考慮的因素有以下幾種：材料、爆破溫度、使用場(chǎng)合和使用介質(zhì)。不同材料爆破片裝置所承受的壓力各不相同，因此需要根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定壓力范圍，因此爆破片裝置的選擇得首先確定其需要承受的壓力；溫度會(huì)對(duì)金屬材料及其密封膜帶來(lái)一定影響，因此在選用爆破片時(shí)，需要首先明確使用溫度的范圍；如果壓力容器的介質(zhì)為液體，則不能選用反拱型爆破片。如果介質(zhì)具有一定的腐蝕性，則應(yīng)該使用正拱型爆破片，因?yàn)槠渑c介質(zhì)接觸的爆破片上覆蓋著非金屬保護(hù)膜，可以有效保護(hù)爆破片裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，化工以及石油行業(yè)所使用的工藝設(shè)備一般都需要在高溫高壓條件下工作，一旦出現(xiàn)失控或者超壓?jiǎn)栴}，生產(chǎn)設(shè)備可能會(huì)發(fā)生破裂和爆炸的危險(xiǎn)。

當(dāng)設(shè)備的壓力超過(guò)一定值時(shí)，爆破裝置可以通過(guò)泄放壓力來(lái)避免危險(xiǎn)的發(fā)生，因此可以作為工藝生產(chǎn)裝置的防護(hù)裝置。另外，爆破片裝置還具有排放量較大、密封性好以及響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在石油與化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 周代瓊.反拱刻槽帶加強(qiáng)環(huán)型爆破片裝置的設(shè)計(jì)[J].石油和化工設(shè)備，2013（2）.

[2] 吳全龍.壓力容器與爆破片特性壓力關(guān)系探討[J].壓力容器，2011（9）.

[3] 孫遙.大口徑爆破片的設(shè)計(jì)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2011（3）.endprint