爆破片的結(jié)構(gòu)類(lèi)型與選用特性

張 雪

（徐州八方安全設(shè)備有限公司，江蘇徐州 221000）

爆破片在近年來(lái)的化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，它是一種新型化工生產(chǎn)受壓設(shè)備的安全附件，相比于傳統(tǒng)安全閥，它的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，密閉性表現(xiàn)更強(qiáng)，且具有較大的排放能力和較廣的適應(yīng)面，在針對(duì)超壓反應(yīng)方面具有高靈敏特性，它為目前化工生產(chǎn)設(shè)備超壓泄放開(kāi)辟了重要技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展路徑。

1 爆破片及其技術(shù)的基本概述

爆破片技術(shù)在我國(guó)的形成與發(fā)展時(shí)間尚短，但是其發(fā)展快速，技術(shù)類(lèi)型已經(jīng)逐漸成熟，研究成果中也逐漸呈現(xiàn)出了相對(duì)完整的應(yīng)用基礎(chǔ)，其產(chǎn)品種類(lèi)與數(shù)量基本滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展需求，甚至在某些局部技術(shù)研發(fā)應(yīng)用方面已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。但是不可否認(rèn)，目前我國(guó)爆破片的主要使用領(lǐng)域依然為安全閥，針對(duì)爆破片的各種類(lèi)型選用依然存在不正確選擇，特別是針對(duì)爆破片的結(jié)構(gòu)類(lèi)型與性能特點(diǎn)理解還存在一定偏差。所以本文中有必要深入研究爆破片的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型與選用特性，做到具體問(wèn)題針對(duì)性分析。

2 爆破片的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型與選用特性

爆破片本身與安全閥有很大區(qū)別，因?yàn)楸破姆N類(lèi)非常豐富，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)與性能方面也與安全閥差異較大，但一般來(lái)說(shuō)可總結(jié)歸納為兩類(lèi)：正拱型爆破片與反拱型爆破片，這兩種類(lèi)型實(shí)際都由常規(guī)型爆破片衍生而來(lái)。再具體分類(lèi)，正拱型爆破片中就包括了正拱普通型爆破片以及正拱開(kāi)縫型爆破片；而反拱型爆破片則包括了反拱帶刀型、反拱刻槽型以及反拱腭齒型爆破片。根據(jù)爆破片的制造范圍概念，它應(yīng)該明確自身的商業(yè)性技術(shù)指標(biāo)，與爆破允差這一指標(biāo)區(qū)分開(kāi)來(lái)，根據(jù)制造廠相關(guān)規(guī)定進(jìn)行調(diào)整，做到企業(yè)對(duì)爆破片的合理化選用。通常情況下，在設(shè)備強(qiáng)度與工藝條件允許下，應(yīng)該盡量選用較大的爆破片制造范圍，例如設(shè)計(jì)制作厚度為0.130mm的箔材爆破片，且將它的爆破壓力設(shè)計(jì)在6.25MPa 左右。這一設(shè)計(jì)范圍可有效降低爆破片的制造成本，也能增加其備件的現(xiàn)貨供應(yīng)可能性。

2.1 正拱型爆破片的選用分析

2.1.1 正拱普通型爆破片的選用分析

正拱普通型爆破片的結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的，它的周邊只夾持了一枚厚度不足1mm 的金屬圓平片，而在另一側(cè)施加了靜液壓氣壓，它能夠讓爆破片膨脹凸出形成拱形，其預(yù)拱成型壓力一般比常規(guī)工作壓力更大。如此設(shè)計(jì)是保證爆破片在正常工作壓力下不會(huì)發(fā)生明顯的塑性變形。但伴隨著工作壓力的逐漸增加，拱形膜片會(huì)發(fā)生劇烈的拉伸變形，其拱形高度自然升高，厚度則相應(yīng)減薄，這種變化會(huì)達(dá)到一個(gè)極限，即拱形膜片應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到材料強(qiáng)度極限時(shí)，膜片在拱形頂部極點(diǎn)位置會(huì)發(fā)生破裂，此時(shí)整個(gè)膜片會(huì)沿著夾持邊緣被無(wú)規(guī)則撕開(kāi)。另一方面，溫度變化也會(huì)對(duì)正拱普通型爆破片爆破壓力產(chǎn)生影響，這里要考慮到制造成本問(wèn)題，因?yàn)樵谝话闱闆r下，需要首先考慮選用正拱普通型爆破片，但是由于上文提到的高壓力、高溫度問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致其爆破壓力增大而損毀爆破片，所以在應(yīng)用過(guò)程中要合理規(guī)劃爆破片的工作溫度與工作壓力，例如可選用排放直徑為φ3～φ1200mm 的爆破片，同時(shí)需要注意一點(diǎn)，爆破片在爆破過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量碎片，所以它不易在排放介質(zhì)易燃易爆的情況下工作，比如說(shuō)在排放側(cè)如果存在串聯(lián)安全閥或止逆閥則不宜選用正拱普通型爆破片，其主要原因還在于這種爆破片的疲勞性能較差，在壓力波動(dòng)劇烈的場(chǎng)合也不適用。

2.1.2 正拱開(kāi)縫型爆破片的選用分析

另一種正拱型爆破片為正拱開(kāi)縫型爆破片，它是在原有正拱普通型爆破片的拱形膜片上加載了幾條輻射狀透縫。而為了避免介質(zhì)輕易漏過(guò)開(kāi)縫，應(yīng)該在爆破片的受壓凹面?zhèn)燃淤?zèng)一道密封膜。這種爆破片的爆破壓力完全取決于爆破片拱形頂部開(kāi)縫端點(diǎn)位置的孔橋強(qiáng)度，它不會(huì)受到密封膜強(qiáng)度影響。當(dāng)壓力達(dá)到爆破壓力時(shí)，孔橋會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，此時(shí)整個(gè)膜片會(huì)沿著開(kāi)縫被掀開(kāi)。

這種正拱開(kāi)縫型爆破片適用于低壓范圍，它可選用的排放直徑應(yīng)該在φ25～φ1 200mm，且它的爆破壓力應(yīng)該相比于金屬密封膜增大2倍左右，達(dá)到750MPa。當(dāng)然，該爆破片類(lèi)型依然不能在溫度、壓力指標(biāo)過(guò)大的劇烈場(chǎng)合使用。

2.2 反拱型爆破片的選用分析

反拱型爆破片有3種，分別為反拱帶刀型爆破片、反拱刻槽型爆破片以及反拱腭齒型爆破片。反拱腭齒型爆破片是在原有正拱普通型爆破片的拱形膜片凹面?zhèn)冗M(jìn)行了改造，即在其夾持邊緣設(shè)置了一個(gè)環(huán)形齒圈，在安裝時(shí)也采用到了拱形膜片凸面受壓結(jié)構(gòu)，當(dāng)該類(lèi)型爆破片受到極限爆破壓力時(shí)，它的膜片首先就會(huì)失穩(wěn)反轉(zhuǎn)，被其后齒圈沿周邊處大范圍剪開(kāi)，而剪開(kāi)部分則由擋架托起來(lái)，以避免爆破片飛出造成危險(xiǎn)。這種反拱腭齒型爆破片可用于低壓環(huán)境，因?yàn)樗诒坪蟛粫?huì)產(chǎn)生大量碎片，且其排放介質(zhì)中有害物質(zhì)相對(duì)較少。當(dāng)然，這種類(lèi)型的爆破片不宜在排放介質(zhì)為純液的情況下選用。它的可選用排放直徑應(yīng)該在φ25～φ300mm，爆破壓力應(yīng)該在300MPa 左右。

3 案例簡(jiǎn)析

3.1 案例項(xiàng)目概述

某化工企業(yè)有高壓反應(yīng)釜，它配置了爆破片裝置，它的排放直徑為50mm，釜內(nèi)存在易燃易爆介質(zhì)，釜內(nèi)的最高操作壓力為5.5～6.5MPa，操作溫度設(shè)定在180℃。但是該爆破片的法蘭聯(lián)接位置溫度只有100℃。另外，反應(yīng)釜內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力為6.0MPa，需要選擇合適的爆破片才能適應(yīng)該反應(yīng)釜的特殊工作環(huán)境。

3.2 爆破片選型

考慮到排放介質(zhì)易燃易爆，所以無(wú)法選擇正拱型爆破片，這也是為了其在爆炸事故后不會(huì)產(chǎn)生大量碎片，因此選擇了反拱刻槽型爆破片。在選型后要確定爆破片的爆破壓力PB與爆破溫度，要保證pB＜反應(yīng)釜設(shè)計(jì)壓力pd，如下：

此時(shí)了解到釜內(nèi)工作壓力p0不大于爆破壓力的90%，如此可得到：

此時(shí)可實(shí)際釜內(nèi)爆破片的爆破壓力允許值應(yīng)該在1.6～6.1MPa，且確定設(shè)計(jì)爆破壓力應(yīng)該在6.1～7.0MPa，可以見(jiàn)得如果確定為7.0MPa 的設(shè)計(jì)爆破壓力更為合理，符合爆破片的爆破允許壓力范圍，適合于反應(yīng)釜正常生產(chǎn)過(guò)程。此外，還需要考慮到該反應(yīng)釜的爆破片技術(shù)膜片壁溫設(shè)計(jì)到位，一般考慮到溫度對(duì)反拱型爆破片的爆破壓力影響并不大，因此可根據(jù)國(guó)際管法蘭相關(guān)規(guī)范規(guī)范該反應(yīng)釜的法蘭連接尺寸與密封面尺寸，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中可將法蘭的介質(zhì)溫度設(shè)計(jì)在100℃左右為最佳。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)論述證明了爆破片不僅可應(yīng)用于傳統(tǒng)安全閥生產(chǎn)體系中，它還能被應(yīng)用于注入反應(yīng)釜以及其他化工設(shè)備生產(chǎn)體系中，并發(fā)揮巨大作用。但是，針對(duì)不同的化工生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境，還需要做到具體問(wèn)題具體分析、因材、因時(shí)制宜，確保正確選用不同類(lèi)型爆破片參與不同化工設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)而提高生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)安全性，避免出現(xiàn)爆破片爆炸事故造成不必要損失。正如本文中所述，基于爆破片制造范圍概念，需要對(duì)爆破片的爆破允差指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致分析，結(jié)合制造廠、化工生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)規(guī)定科學(xué)合理選擇不同類(lèi)型爆破片，結(jié)合爆破片的厚度規(guī)格與類(lèi)型特點(diǎn)正確展開(kāi)生產(chǎn)操作。