淺析反拱帶槽爆破片異常爆破事故與解決對策

辛飛 李強

摘 要：SF6封閉電器對于爆破片的性能有著非常高的要求，但是部分公司對爆破片的性能了解不夠深入，沒有對安裝工人開展特殊的培訓(xùn)，所以實際工作中一些工人安裝時對爆破片不愛惜或不注意，爆破片拱面經(jīng)常受到意外損害。受損的爆破片安裝到電器設(shè)備上，在電氣設(shè)備運行時就會出現(xiàn)反拱爆破片失穩(wěn)爆破的情況，從而引發(fā)大面積停電事故?；诖?，本文以某爆破面失穩(wěn)爆破的事故為例，開展了針對性的爆破試驗，并就此對爆破片壓力變動狀況展開了分析，希望能夠找到爆破片失穩(wěn)原因和應(yīng)對措施

關(guān)鍵詞：爆破片 失穩(wěn)爆破 爆破壓力 損傷試驗 磕碰

爆破片裝置是一種由壓力差驅(qū)動的非自動關(guān)閉的緊急泄壓裝置，能夠在壓力容器以及管道壓力過高且未引起爆炸時提前發(fā)生爆破，從而使得容器和管道壓力下降，實現(xiàn)對其的保護。和安全閥相比，這些裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、無泄漏、泄放能力強、靈敏度高、可選材料多等特點。爆破片主要有平板型、正拱型、反拱型等結(jié)構(gòu)。根據(jù)爆破原理和使用場合的不同，反拱型又分為反拱刀架型（YD）、反拱刻槽型（YC）、反拱鄂齒型（YE）和反拱帶加強環(huán)型（YCT）等。其中反拱帶加強環(huán)型主要適用于真空、有壓力脈動的氣、液介質(zhì)，目前多數(shù)爆破片生產(chǎn)廠家均采用這種結(jié)構(gòu)。

一、現(xiàn)有反拱帶加強環(huán)型爆破片裝置結(jié)構(gòu)分析

該類型的爆破片裝置在爆破膜拱頂?shù)陌济婕庸きh(huán)狀的溝槽，特制加強環(huán)的邊緣部和爆破膜拱頂?shù)倪吘壊窟M行點焊，將爆破膜拱頂上的中央部的2個支點進行點焊。當系統(tǒng)壓力達到爆破壓力時，爆破膜的拱面被壓縮，不穩(wěn)定，沿著溝槽破裂，釋放壓力，保護系統(tǒng)。特制加強環(huán)的主要功能是，減輕了膜片翻轉(zhuǎn)觸發(fā)的影響，保證不會產(chǎn)生碎片，發(fā)生不穩(wěn)定的觸發(fā)時，確保其不會影響開閉。

該結(jié)構(gòu)存在以下幾個問題：（1）形狀復(fù)雜，加工難度大。目前加強環(huán)的加工方法通常先用線切割加工外圓，然后用液壓機配合爆破膜的高度成型，最后再用線切割加工外形，從而使加強環(huán)中間的兩個支腳與爆破膜拱面形狀一致。整個過程不僅費時，且不易保證尺寸的精度。（2）加強環(huán)直接與爆破膜受壓部位點焊，在焊接時產(chǎn)生的高溫會對爆破膜的彈性變形產(chǎn)生較大影響，使得爆破片的爆破壓力不穩(wěn)定，爆破值較為分散。造成產(chǎn)品合格率低，不利于組織生產(chǎn)。（3）當使用壓力小于0.5MPa時，爆破膜翻轉(zhuǎn)易受加強環(huán)根部阻擋，沿刻槽處開啟效果差，泄壓會受到阻礙。

二、事故描述

某220kV GIS產(chǎn)品設(shè)計額定氣體壓力為0.5MPa。某變電站安裝完畢，在對I母測保間隔B相充氣至0.42MPa表壓時爆破片爆破，在對Ⅱ母測保B相充氣至0.40MPa表壓時爆破片爆破，隨后現(xiàn)場安裝人員將已爆破的爆破片進行替換。測保間隔充完氣后，Ⅱ母測保間隔A相充氣壓力為0.49MPa，停滯2天后爆破片爆破。爆破片在低氣壓下失穩(wěn)爆破。在爆破片的反面有明顯的磕碰痕跡。

三、事故原因調(diào)查分析

該產(chǎn)品使用的爆破片其額定設(shè)計壓力為0.7MPa，該爆破片在設(shè)備制造廠逐個經(jīng)過0.7MPa的壓力篩選，又經(jīng)0.6MPa氣體壓力的檢漏后，發(fā)至GIS廠家安裝到GIS產(chǎn)品上。該站爆破片出現(xiàn)問題后，經(jīng)過與爆破片設(shè)備制造廠聯(lián)系，GIS廠家委派技術(shù)人員攜帶6個從事故電站返回的同批次爆破片前往爆破片設(shè)備制造廠，在爆破片設(shè)備制造廠人員協(xié)助下通過試驗確定調(diào)查爆破片爆破的原因。

試驗一：對這6個爆破片做了爆破篩選試驗0.7MPa保持1分鐘，試驗合格。

試驗二：SF6檢漏試驗，0.6MPa保持1分鐘，試驗合格。

試驗三：從試驗正常的爆破片中拿出兩個進行爆破試驗，它們分別在0.74MPa、0.76MPa爆破，爆破狀態(tài)為全開，試驗合格。

試驗四：從剩余的四個爆破片中隨意拿出一個做磕碰爆破試驗。手拿爆破片人為地在圓滑過度的桌角輕磕一下，然后上油壓機做爆破試驗，結(jié)果在0.38MPa下爆破，爆破狀態(tài)為失穩(wěn)，試驗不合格。

從以上試驗中可以斷定爆破片磕碰受損會影響爆破片的爆破壓力，但是不同程度、不同部位的損傷對爆破壓力的影響又有不同。接下來又做了以下試驗：從爆破片制造廠庫存成品爆破片中隨機抽取試驗產(chǎn)品，在室溫下爆破片隨機抽檢9片，爆破壓力范圍1.14～1.18MPa，爆破壓力偏差小于5%。

3.1 爆破片拱面中心受鈍物碰壓損傷試驗

從成品中隨機抽樣3片，用手指或5kg重物擠壓爆破片拱面的中心，爆破片受損后進行爆破試驗。將5kg重物提起10mm左右，輕壓在直徑為19mm的頂桿上，在拱頂形成損傷。

試驗結(jié)果： 3 片拱面中心受損爆破壓力分別為0.50MPa、0.60MPa、0.64MPa，爆破形態(tài)為沿槽開縫泄漏。可見拱面中心受損后爆破壓力幾乎下降50%。

3.2 在爆破片拱面1/2處受鈍物碰壓損傷試驗

在成品中隨機抽樣3片，用5kg重物輕壓作用在爆破片拱面1/2處的圓弧形頂桿上，爆破片損傷后進行爆破。

試驗結(jié)果：3片拱面1/2處用圓頂硬物損傷后的爆破壓力分別為0.64MPa、0.65MPa、0.64MPa，爆破形態(tài)為沿槽開縫泄漏。爆破壓力下降了45%。

3.3 尖硬物撞擊爆破片拱面1/2處的損傷試驗

從合格品中隨機抽樣3片，按圖中方法用金屬硬尖物撞擊爆破片拱面約1/2處，金屬硬尖物重量260g，尖端直徑R1mm，提升高度100～300mm，形成明顯損壞痕跡（注：金屬硬尖物重量與常用扳手重量相同為260g）。

試驗結(jié)果：3片在拱面1/2處用尖硬物撞擊后，爆破壓力分別為0.76MPa、0.75MPa、0.78MPa，爆破為1/4開，在撞擊處的相對位置破裂，爆破壓力下降大約為35%。從上述大量試驗可證明，爆破片為精密壓力敏感元件，無論任何損傷，爆破壓力都會降低。另外以前試驗也得出，夾緊力大小和均勻程度對爆破壓力也有影響，特別夾緊力不均，爆破壓力也會明顯降低。從損傷部位對壓力降低影響可以看出：爆破片拱面中心受鈍物損傷后，爆破壓力幾乎降低50%;爆破片拱面1/2處受鈍物損傷后，爆破壓力大約下降了45%;爆破片拱面1/2處受尖硬物損傷后，爆破壓力下降大約為35%;可見中心受損爆破壓力降低程度大于邊緣受損，圓端硬物損傷造成的壓力降低大于尖端硬物損傷，損傷面積越大爆破壓力降低越大。

四、結(jié)語

綜上所述，考慮到各個爆破片出貨前的測試和檢漏試驗，盡量避免產(chǎn)品分散引起的早期爆破。根據(jù)現(xiàn)場回收的炸碎片分析和爆炸狀態(tài)，確認事故是在使用前被破壞的。為了充分發(fā)揮爆破片的作用，必須在使用中和安裝中進行保護，避免損壞。在其使用過程中必須向操作員說明厲害關(guān)系。爆破片是較為復(fù)雜的零件，要小心移動和安裝。在安裝過程中，為了防止爆破片損壞，必須避免磕碰和擠壓。安裝前，請仔細確認爆炸片的拱面，確保其沒有發(fā)生損壞。如果發(fā)現(xiàn)損壞，不能反復(fù)使用，以免造成嚴重后果。

參考文獻：

[1] 侯桂然， 侯征然. 反拱帶槽爆破片異常爆破事故分析[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)， 2015（3）：85-86.

[2] 盧川川. 反拱帶槽型哈氏C材料爆破片的設(shè)計[J]. 石油和化工設(shè)備， 2013（11）：66-69.

[3] 周代瓊. 反拱刻槽帶加強環(huán)型爆破片裝置的設(shè)計[J]. 石油和化工設(shè)備， 2013（2）：21-24.