一、爆破片概述
爆破片的作用是在設備或管道壓力突然升高尚未引起爆炸前,由于爆破片兩側壓力差達到預定溫度下的預定值時,即先行破裂,排出設備或管道內的高壓介質。因此爆破片是防止設備或管道破裂的一種安全泄放裝置。爆破片安全裝置具有結構簡單、靈敏、準確、無泄漏、泄放能力強等優點。能夠在黏稠、高溫、低溫、腐蝕的環境下可靠地工作,還是超高壓容器的理想安全裝置。
爆破片典型圖見圖6.3.24。
二、爆破片的分類
按照結構型式來分類,爆破片主要有三種,即平板型、正拱型和反拱型。平板型爆破片的綜合性能較差,主要用于低壓和超低壓工況,尤其是大型料倉。正拱型和反拱型的應用場合較多。對于傳統的正拱型爆破片,其工作原理是利用材料的拉伸強度來控制爆破壓力,爆破片的拱出方向與壓力作用方向一致。在使用中發現,所有的正拱型爆破片都存在相同的局限:爆破時,爆破片碎片會進入泄放管道;由于爆破片的中心厚度被有意減弱,易于因疲勞而提前爆破;操作壓力不能超過爆破片最小爆破壓力的65%,由此導致了反拱型爆破片的出現。這種爆破片利用材料的抗壓強度來控制其爆破壓力,較之傳統的正拱型爆破片,其具有抗疲勞性能優良、爆破時不產生碎片且操作壓力可達其最小爆破壓力90%以上的優點。細分之下,反拱型爆破片包括反拱刻槽型、反拱腭齒型以及反拱刀架型等。
三、爆破片的特點
爆破片與安全閥比較,具有結構簡單、靈敏、可靠、經濟、無泄漏、適用性強等優越性,但也有其局限性,其特點如下:
(1)密封性能好,在設備正常工作壓力下能保持嚴密不漏。
(2)泄壓反應迅速,爆破片的動作一般在2~10ms內完成,而安全閥則因為機械滯后作用,全部動作時間要高1~2個數量級。
(3)對黏稠性或粉末狀污物不敏感。即使氣體中含有一定量的污物也不致影響它的正常動作,不像安全閥那樣,容易黏結或堵塞。
(4)爆破元件(膜片)動作后不能復位,不但設備內介質全部流失,設備也得中止運行。
(5)動作壓力不太穩定,爆破片的爆破壓力允許偏差一般都比安全閥的穩定壓力允許偏差大一些。
(6)爆破片的使用壽命較短,常因疲勞而早期失效。
四、爆破片的適用場所
(1)獨立的壓力容器和/或壓力管道系統設有安全閥、爆破片裝置或這二者的組合裝置。
(2)滿足下列情況之一應優先選用爆破片:
①. 壓力有可能迅速上升的;
②. 泄放介質含有顆粒、易沉淀、易結晶、易聚合和介質黏度較大;
③. 泄放介質有強腐蝕性,使用安全閥時其價值很高;
④. 工藝介質十分昂貴或有劇毒,在工作過程中不允許有任何泄漏,應與安全閥串聯使用;
⑤. 工作壓力很低或很高時,選用安全閥則其制造比較困難;
⑥. 當使用溫度較低而影響安全閥工作特性時;
⑦. 需要較大泄放面積。
(3)對于一次性使用的管路系統(如開車吹掃的管路放空系統),爆破片的破裂不影響操作和生產的場合,設置爆破片。
(4)為減少爆破片破裂后的工藝介質的損失,可與安全閥串聯使用。
(5)作為壓力容器的附加安全設施,可與安全閥并聯使用,例如爆破片僅用于火災情況下的超壓泄放。
(6)為增加異常工況(如火災等)下的泄放面積,爆破片可并聯使用。
(7)爆破片不適用于經常超壓和溫度波動很大的場合。
五、爆破片選用程序
(1)確定被保護設備或壓力管道系統是否需要設置爆破片。
(2)根據工藝介質和操作條件確定爆破片的形式及材料。
(3)根據被保護管道系統的最高壓力及選用的爆破片形式,按標準規范確定爆破片的最小標定爆破壓力,設計爆破壓力。
(4)根據工藝條件、物理參數計算爆破片的安全泄放量,選定爆破片的泄放面積和泄放口徑。
(5)填寫爆破片裝置規格書,提供給材料采購專業,作為訂貨的技術條件。
六、爆破片有關標準規范
HG/T 20570.3《工藝系統工程設計技術規定--爆破片的設置和選用》
GB 567《爆破片與爆破片裝置》
GB 12353《拱型金屬爆破片裝置分類與安裝尺寸》
GB/T 14566《正拱形金屬爆破片型式與參數》
GB/T 14567《反拱形金屬爆破片型式與參數》
GB/T 14568《開縫形金屬爆破片型式與參數》
GB/T 16181《爆破片裝置夾持器型式和外形尺寸》
七、安全閥與爆破片性能比較
安全閥與爆破片性能比較見表6.3.13。