爆破片装置的选用与安装-凯发k8旗舰厅

1、概述

爆破片装置是一种由压力差驱动、非重闭式的紧急超压泄放装置,可对压力容器、压力管道或其他密闭空间出现超压或过度真空时起到安全保护的作用。与安全阀相比,爆破片装置具有泄压面积大、动作灵敏、精度高、密封性好、耐腐蚀和不易堵塞等优点,既可单独使用,也可与安全阀组合使用。泄压后爆破片不能继续有效使用,容器将被迫停止运行。

满足下列工况之一的承压设备,应优先选用爆破片装置:

a) 设计上不允许承压设备内流体介质泄漏的;

b) 承压设备内压力迅速上升,安全阀开启速度不能满足要求的;

c) 低温环境导致安全阀无法正常工作的;   

d) 流体介质粘稠、含有颗粒、易沉淀、结晶或聚合生成高分子粘稠物等导致安全阀失效的;

e) 泄压面积过大或泄放压力过高(低)等工况,安全阀不适用的。

图1 爆破片装置装置示意图(摘自api 520)

爆破片装置基本结构形式主要分为平板形、正拱形、反拱形及石墨爆破片四大类。实际上石墨爆破片也属于平板形爆破片。

爆破片装置装置由爆爆破片装置(或爆破片装置组件)、夹持器(或支承圈、压环)等装配组成,通常安装在法兰之间,如图2所示。当爆破片两侧压力差达到预定温度下的设定值时,爆破片装置即刻动作(破裂或脱落),泄放出压力介质。夹持器的作用是夹紧和保护爆破片装置,以保证爆破压力稳定。

图2 爆破片装置装置安装结构图(摘自api 520)

爆破片装置装置的设计、制造和选用应符合以下标准规范:

gb/t 567.1~gb567.4《爆破片装置安全装置》  

gb/t 150.1《压力容器》

gb/t 16918《气瓶用爆破片装置安全装置》

gb/t 20801.6《工业管道 第6部分:安全防护》

tsg 21《固定式压力容器安全技术监察规程》

tsg zf003《爆破片装置装置安全技术监察规程》

2、材料选用

爆破片装置材料性能是影响爆破压力的一个重要因素,在选用时既要考虑到材料的最高使用温度,同时还得考虑材料对介质的耐腐蚀能力。爆破片装置所用材料不允许被介质腐蚀,需要时,可在与介质接触的金属表面上喷涂氟塑料层、或增加氟塑料保护层作为防腐保护膜。

爆破片装置表面有喷涂层或爆破片装置组件中用氟塑料作密封膜(或衬膜)时,应注意涂层或氟塑料对最高使用温度的影响。喷涂层或爆破片装置组件中使用f4(或pfa),最高使用温度为260℃;喷涂层或爆破片装置组件中使用f46,最高使用温度为200℃。

表1 爆破片装置常用材料及适用温度(摘自gb567.1)

表2 爆破片装置常用密封膜材料的允许使用温度范围(摘自gb567.1)

表3 夹持器材料选用参考

3、结构型式代号

gb567.3《爆破片安全装置 第3部分:分类及安装尺寸》将爆破片分为15种结构型式,不同的结构型式应单独进行型式试验许可。爆破片和夹持器型式代号及举例说明具体见图3和图4。

4、爆破片制作允差

影响爆破片动作压力的因素很多,因此允许其制作时有一定偏差,爆破压力允差按表4的规定。有特殊要求时,也可由制造单位和使用单位或被保护设备的设计单位协商确定,但不应大于表4的规定。

表4 爆破压力允差(摘自gb567.1)

5、设计爆破压力

爆破片而言,与所保护的承压设备相关的压力特性主要有:设计爆破压力、最高标定爆破压力、最低标定爆破压力、最大爆破压力、最小爆破压力。

设计爆破压力是根据承压设备的工作条件和相应的安全技术规范设定的,在设计爆破温度下爆破片的爆破压力值,是设计人员初始选择爆破片时确定的理论值,是所有压力特性中最基本的一个。

5.1 各压力特性之间关系

体现爆破片性能的压力特性较多,设计人员在选用爆破片时一定要正确理解各个压力特性的含义及其相互之间的关系,如图5所示。

5.2 设计爆破压力(最高标定爆破压力)与承压设备设计压力之间的关系

在确定爆破片技术指标时,设计爆破压力是一个特别重要的性能参数,该参数选择高了爆破片不能起到安全保护的效果,选择低了容易出现非正常爆破从而影响生产。

表5 归纳了固定式压力容器与移动式压力容器配置的爆破片设计爆破压力确定原则(p为容器设计压力)。

表5 爆破片设计爆破压力pb的确定

虽然在很多规范和标准中都是以设计爆破压力来描述与承压设备设计压力的关系,但需要特别提出的是当爆破片制造范围不为零时,应该以最高标定爆破压力来代替设计爆破压力;只有在制造范围为零时,最高标定爆破压力与设计爆破压力才在数值上相等。

5.3 最低标定爆破压力与设备最大工作压力之间的关系

最低标定爆破压力的选择应确保在它和设备工作压力之间有合适的差值空间,以避免爆片在正常使用时因疲劳损伤而导致提前失效。差值空间大小和爆破片材料、爆破片结构类型及操作过程条件(如温度、压力脉动等)有关。差值空间需要越大,则说明该种结构型式爆破片抗疲劳性能越差。大部分标准规范都是采用操作比(容器预期最大工作压力与爆破片最低标定爆破压力之比)来衡量该差值空间大小的。iso4126-6、gb567.2给出了几种典型结构爆破片的最大操作比,如表6所示。

表6 典型结构爆破片最大操作比

理清了以上各压力特性之后,就可以比较科学合理地确定爆破片的设计爆破压力、制造范围和爆破压力允差等参数了。

6 设计爆破温度

设计爆破温度是与设计爆破压力相对应的定义,两者之间的值是相互影响的。通常所指的设计爆破压力,即是指在设计温度下爆破片的爆破压力值。

随着温度的变化,金属材料的强度极限、延伸率及弹性模量都可能发生变化,从而使爆破片的爆破压力也发生变化。由此可见,在最终确定爆破片型号时,必须提供爆破温度,同时也要求制作厂家在爆破温度下进行爆破试验或提供相应的温度—压力曲线图。

试验表明,通常情况下,爆破片爆破压力随着温度的升高而降低,当然,降低的程度除了与材料有关,还与爆破片结构型式有关。图6给出了不同材料时温度对正拱普通型爆破片的爆破压力影响曲线。

图6 正拱普通型爆破片温度-压力曲线

我们知道,设计爆破压力一般不能超过承压设备的设计压力,而承压设备的设计压力则是与其设计温度相对应的,因此,设计爆破温度的最科学取值应该是被保护设备的设计温度最大值。

工程人员习惯用介质工作温度作为爆破片设计爆破温度,由于介质工作温度通常不高于设备设计温度,所以一般是允许的;当然,为了尽可能避免爆破片的提前失效,建议还是以设备设计温度最大值作为爆破片设计爆破温度更合适。

同时要注意不能将泄放温度与设计爆破温度等同。泄放温度是指在泄放状态时,介质的温度,其值可能远低于设备设计温度最大值(如低温容器),也可能远高于设备设计温度(如某些容器火灾时的泄放),显然,在有些工况中,泄放温度下设备相应的承压能力是不等同于设计温度下的承压能力的。

7 正拱形爆破片

爆破片预制成拱形,使用时凹面接触介质,凸面朝向泄放侧,爆破机理为强度破坏,动作时爆破片发生拉伸破裂。常用结构型式有正拱普通型(lp型)、正拱开缝型(lf型)、正拱带槽型(lc型)。

7.1 正拱普通型爆破片(lp)

爆破片为单层拱形膜片,超压时拱壳壁厚减薄而被拉伸破坏。技术特性如下:

适用于气,液两种介质及爆破压力较高的工况;

带托架可以承受背压(代号为lpt);

最大工作压力可达最小爆破压力的70%;

爆破时可能产生碎片和火花,不推荐和安全阀串联使用;

由于受材料强度的限制,其可加工的爆破压力范围有一定局限性。 

爆破片爆破前后效果如图7所示。

图7 lp型爆破片爆破前后效果图

正拱普通型爆破片爆破片刚问世时的一种较常见的爆破片,是最早出现的一种爆破片结构型式,其爆破压力可以采用以下公式进行估算:

式中:pb,爆破片的爆破压力,mpa;

          s,爆破片的初始厚度,取坯片厚度,mm;

          d,爆破片的夹持直径,取夹持器的泄放口径,mm;

          k,与材料应变硬化程度有关的系数,k=3~3.8,初步估算可取3.5。

    计算公式的准确性受下列因素影响:

    a)材料强度极限的实测值;

    b)爆破片夹持边缘的结构和夹持条件;

    c)温度影响。可再乘以温度校正系数(该系数须通过爆破温度下的爆破试验得出)。

7.2 正拱开缝型爆破片(lf)

爆破片为组合式结构,由强度膜和密封膜等零件组成(如图9所示),对于需要承受背压的情况需加一层托架。强度膜和托架上开有削弱材料强度的孔和缝(径向或环向开缝),超压时在最小孔距的截面处拉伸破坏。开缝尺寸是影响爆破压力的关键技术参数。技术特性如下:

适用于气,液两种介质及中、低爆破压力的工况;

带托架可以承受背压(代号为lft);

确定爆破温度时,应考虑密封膜的适用温度;

最大工作压力可达最小爆破压力的80%;

爆破时可能产生碎片和火花,不推荐和安全阀串联使用; 

大口径lf型爆破片可获得很低的爆破压力,适用于粉尘泄压抑爆场合。

爆破效果图(环向)如图8所示:

正拱开缝型爆破片lf

图8 lft型爆破片爆破前后效果图

图9 lft多层结构示意图(摘自api 520)

7.3 正拱带槽型爆破片(lc)

爆破片为单层膜片,凹面或凸面刻有削弱强度的十字槽或环形槽,超压时从刻槽处拉伸破坏。刻槽结构和刻槽尺寸是影响爆破压力的关键因素。技术特性如下:

适用于气,液两种介质;

适用于爆破压力较高的场合;

最大工作压力可到最小爆破压力的80%; 

爆破时不产生碎片,可以和安全阀串联使用;

爆破时没有火花。

爆破效果图(十字槽)如图10所示:

正拱带槽型爆破片lc

图10 lc型爆破片爆破前后效果图

7.4 正拱形爆破片夹持器

正拱形爆破片相配夹持器可选用平面和锥面等密封型式,爆破压力较高时采用锥面密封。夹持器与爆破片组装后如图11所示。

图11 正拱形爆破片装置示意图

反拱形爆破片使用时凸面接触介质,凹面朝向泄放侧,爆破机理为失稳破坏,动作时爆破片发生压缩失稳翻转,并在刀具或鳄齿等作用下致使其破裂或脱落,优良的抗疲劳性能使其当之无愧成为了爆破片主流产品。

影响反拱形爆破片爆破性能的因素很多,对用户而言,需要特别注意不能碰撞、损伤爆破片表面,否则会导致其提前失效。

8 反拱形爆破片

8.1 反拱形爆破片技术特性

反拱形爆破片具有如下共同技术性能:

适用于气相介质及气液混合相介质;

承受背压能力好,无需托架即可承受全真空;

抗疲劳,可用于有脉动压力场合,最大工作压力可达最小爆破压力的90%;

爆破片的拱面在失稳翻转时,具有一定的能量,现有的各类反拱爆破片均在一定程度上利用了这一能量,来达到致破的目的。如果失稳翻转后未致破,则反拱变正拱,破裂压力将成倍增加,这是非常危险的,在工程实践中一定要加以避免,比如保持刀和鳄齿的锋利、不能碰伤爆破片表面等等。

反拱形爆破片由于失稳破裂的瞬间需要较大的能量,一般不适用于全液相介质工况;当用于全液相介质时需有特殊的结构设计。

8.2 反拱形爆破片结构类型

常见的反拱形爆破片主要有反拱带刀型、反拱鳄齿型、反拱带槽型、反拱开缝型、反拱脱落型。

反拱带刀型爆破片为单层膜片,与带有刀架的夹持器相配,膜片失稳翻转后靠焊接在夹持器上的刀架使爆破片破裂泄放,爆破时有火花,不适于易燃易爆介质。

反拱带刀型爆破片示意图

反拱鳄齿型爆破片由单层膜片与鰐齿环组合而成,膜片失稳翻转后靠紧贴其上的鳄齿使爆破片破裂泄放,爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,但爆破瞬间可能产生火花,不适于易燃易爆介质。

 反拱开缝型爆破片由带有锯齿及压杆的压力敏感元件和密封膜组合而成,压力敏感元件的压杆失稳使组合膜片翻转,密封膜被压力敏感元件上的锯齿割裂从而达到泄放超压介质目的。爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时不会产生火花。适合压力相对较低的工况。

反拱带槽型爆破片示意图

反拱带槽型爆破片为拱形膜片,拱的凹面刻有十字或环形削弱槽,失稳翻转后爆破片沿刻槽处撕裂泄放。爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时不会产生火花。由于削弱槽的作用,可用以压力相对较高的工况。

前述的各种反拱形爆破片的技术性能汇总如下表所示。

反拱形爆破片与夹持器、法兰组装后如下图所示。

8.3 反拱形爆破片失稳压力计算

对于反拱带刀型和反拱鳄齿型爆破片,失稳压力通常可按下式进行估算:

pb,失稳压力,mpa;

s0,爆破片原始厚度,mm;

d,爆破片泄放口径,mm;

h,爆破片预拱拱高,mm;

k1,材料常数,mpa,对于不锈钢参考值可取20000,对于镍为15000,对于铝为5000;

a,b,一般情况下a=21,b=0.304。

从以上公式可以看出,爆破片失稳压力与爆破片材料原始厚度的1.65次幂成正比,当压力较高时材料也较厚,材料太厚则失稳后难以立即致破,因此不适合于设计爆破压力过高的工况。

对于反拱开缝型爆破片和反拱带槽型爆破片,其爆破压力还受开缝尺寸或刻槽结构的影响。

关于反拱形爆破片更详细的内容可以参考gb/t 14566.2-2011《爆破片型式与参数 第2部分:反拱形爆破片》。

9 平板形爆破片

平板形爆破片爆破片出现初期的一种主要产品,爆破机理为拉伸或剪切破坏,适用于气相、液相场合。由于其抗疲劳性较差,最大工作压力仅达最小爆破压力的50%,在很多承压工况下已经遭到淘汰,但在某些超低压、大泄压面积场景(如粉尘防爆)仍有着不可替代的作用。

主要分为平板普通型、平板开缝型、平板带槽型三种结构型式。

平板普通型爆破片为单层平板形膜片,超压时拱壳壁厚减薄而被拉伸破坏,爆破时可能产生碎片,不推荐和安全阀串联使用, 由于受材料强度的限制,其可制作的产品爆破压力范围有一定的局限性。

平板带槽型爆破片为单层平板形膜片,刻有削弱强度的十字槽或环形槽,超压时从刻槽处拉伸破坏。爆破时不产生碎片和火花,可以和安全阀串联使用。       

平板开缝型爆破片是一种组合式爆破片,由强度膜和密封膜等零件组成,对于需要承受背压的情况需加一层托架。强度膜和托架上开有削弱材料强度的孔和缝(径向或环向开缝),超压时在最小孔距的截面处拉伸破坏。爆破时可能产生碎片,不推荐和安全阀串联使用。 

平板开缝型爆破片有圆形和矩形两种。矩形平板开缝型爆破片也称爆破窗,通常用于料仓等设备的粉尘防爆,为了提高爆破窗的疲劳强度,或使其能承受风压的作用,也可将其预拱成形。

关于平板形爆破片更详细的内容可以参考gb/t 14566.3-2011《爆破片型式与参数 第3部分:平板形爆破片》。

10 石墨爆破片

石墨爆破片的爆破机理与平板形爆破片相同,爆破片受压后由弯曲或剪切而破坏,但由于其材料的特殊性,具有万能的耐腐蚀优点,只要不超过石墨爆破片最高使用温度(石墨本身可耐2000℃,浸树脂后一般为200℃),几乎适应于各种腐蚀介质。

石墨爆破片具有如下技术特点:

石墨爆破片具有耐腐蚀性能好,适用于各种腐蚀性较强的介质。

最高使用温度不大于200℃.

抗疲劳性能好,不易产生蠕变,最大工作压力可达最小爆破压力的80%;

可单独安装在法兰之间,也可与夹持器配套使用。

爆破时产生碎片,不能与安全阀串联使用。

由于石墨爆破片爆破是可能产生大量碎片,因此应在爆破片安全装置的泄放侧采取预防措施,防止爆破片爆破后的碎片对人身及设备造成危害。另外要提醒的是,石墨材料脆性大,强度低,特别容易损坏,组装和拧紧时必须谨慎。

为了提高石墨爆破片的稳定性,设计时可将爆破片嵌入一个金属保护环的环槽内,再以低强度软垫片来作密封件,使石墨不受挤压。

根据结构的不同,gb567国家标准在型式试验分类时将其分为可更换式石墨爆破片和不可更换式石墨爆破片(整体式石墨爆破片)两种,需要分别进行型式试验。

关于石墨爆破片更详细的内容可以参考gb/t 14566.4-2011《爆破片型式与参数 第4部分:石墨爆破片》。

11 爆破片装置的选用

凡可能存在其最高压力(应充分考虑承压设备各种工况及其组合时可能出现的最高压力)超过设计压力或最高允许工作压力时,承压设备应设置安全泄放装置。选用安全泄放装置时,应考虑承压设备类型、使用工况和承载介质类别、毒性、危险特性等因素。

常见的安全泄放装置主要是安全阀和爆破片装置及两者的组合。

11.1 安全泄放装置设计步骤

安全泄放装置设计内容及步骤如下:

(1)对容器及相关压力系统超压可能性进行分析,确定是否需单独设安全泄放装置。

(2)根据介质、工艺条件及超压过程分析结果,选择合适的安全泄放装置(安全阀或爆破片装置),确定设置方案(单个、多个、并联组合或串联组合)。

(3)选择安全泄放装置的具体结构型式和材料。

(4)确定安全泄放装置的动作压力及容器设计压力。

(5)计算压力容器安全泄放量及安全泄放装置需要的排放面积,确定规格。

(6)进行安全可靠性、经济性及技术合理性的综合评价,若不合适则返回到第(2)或第(3)、第(4)步骤重新进行选择和设计。

安全阀和爆破片装置各有优缺点。对于洁净的或允许少量泄漏的物料以及压力和温度波动大、比较容易超压的场合,通常可优先考虑采用安全阀。很多安全阀不适合的场合则可考虑选用爆破片爆破片与安全阀的组合,详见11.2。

11.2 爆破片装置的选用原则

对于下列情况,安全阀不能可靠工作或现有产品范围无法满足要求时,应采用爆破片装置或爆破片装置与安全阀的组合结构:

压力上升速度快,使用安全阀来不及迅速泄压。例如升压速度快的化学反应超压过程、装有液化气的容器遇到火灾或其他外来热源影响发生超压。据介绍,爆破片的动作时间约为0.001s,安全阀约为0.01s。

容易造成阀瓣和阀座粘结、磨损或腐蚀的介质。例如粘度大或低温冻结的介质,含有固体颗粒或有结晶物析出的介质,腐蚀性强的介质。

密封要求高、不允许有微量泄漏的介质。例如易燃易爆介质、有毒介质和贵重介质等。

排放面积过小或过大的产品、泄放压力过高或过低的产品,有特殊防腐蚀要求并采用贵重金属制造的产品。

对于以下情况的承压设备,则不建议单独选用爆破片装置:

经常超压工况;

温度波动较大场合;

流体介质毒性为极度、高度危害的。

11.3 安全阀与爆破片组合装置

根据爆破片装置与安全阀的连接方式及相对位置的不同,可分为如下三种组合形式:

爆破片安全装置串联在安全阀入口侧

爆破片安全装置串联在安全阀的出口侧

爆破片安全装置与安全阀并联使用

属于下列情况之一的被保护承压设备,爆破片装置可串联在安全阀入口侧:

为避免因爆破片的破裂而损失大量的工艺物料或盛装介质的;

安全阀不能直接使用场合(如介质腐蚀、不允许泄漏等)的;

承压设备中装运毒性程度为极度、高度危害或强腐蚀性介质的。

若安全阀出口侧有可能被腐蚀或存在外来压力源的干扰时,可在安全阀出口侧设置爆破片安全装置,以保护安全阀的正常工作。

并联的爆破片主要作为安全阀的一种补充,用于降低设备整体的超压风险,这样的设计并没有克服安全阀相应的缺点,但最大的好处是减少了安全阀的使用,降低了成本。属于下列情况之一的被保护承压设备,可设置一个或多个爆破片装置与安全阀并联使用:

防止在异常工况下压力迅速升高的;

作为辅助安全泄放装置,考虑在有可能遇到火灾或接近不能预料的外来热源需要增加泄放面积的。

11.4 爆破片装置串联在安全阀入口侧

以上三种组合结构中,爆破片装置串联在安全阀入口侧这种结构最为常见,iso 4126-3对这种组合装置有专门规定,国内相应标准也在报批过程中。具体结构如下图所示。

爆破片串联在安全阀入口侧结构示意图(摘自api 520)

爆破片安全装置安装在安全阀的入口侧时,应满足如下要求:

(1)爆破片安全装置与安全阀组合装置的泄放量应不小于被保护承压设备的安全泄放量;

(2)爆破片安全装置公称直径应不小于安全阀入口侧管径,并应设置在距离安全阀入口侧5倍管径内,且安全阀入口管线压力损失(包括爆破片安全装置导致的)应不超过其设定压力的3%;

(3)爆破片爆破后的泄放面积应大于安全阀的喉径截面积;

(4)爆破片在爆破时不应产生碎片、脱落或火花,以免防碍安全阀的正常排放功能;

(5)爆破片安全装置与安全阀之间的腔体应设置压力指示装置、排气口及合适的报警指示器,用以检查爆破片是否渗漏或破裂,并及时排放腔体内蓄积的压力,避免因背压而影响爆破片的爆破压力。

11.5  爆破片装置的结构型式选择

选择确定的爆破片装置结构型式,应与被保护承压设备的压力、温度、流体介质等工况相适应,具体可参考gb/t 567.2附录a,并满足下列要求:

(1)应考虑被保护承压设备在正常工作时,内部可能出现的最大工作压力,应保证爆破片最小爆破压力与承压设备工作压力两者之间的比例关系满足gb/t 567.1附录b规定;

(2)对于易燃易爆流体介质,宜选用爆破后不产生碎片及火花的爆破片装置;

(3)爆破片入口管路可能存在流体介质粘接或固体沉淀等因素影响爆破片性能时,应保证选用型式的爆破片与该工况相适应。

(4)反拱形爆破片用于全液相介质的设备或管道(发生超压时没有气相空间)时,应选择适用于全液相的爆破片装置,以保证爆破片失稳爆破能充分开启;

正确选用爆破片装置是保证承压设备安全使用的重要一环,爆破片装置虽然是整个承压设备中非常微小的一个附件,但却发挥着非常重要作用。如果选择的结构型式或技术参数与实际工况不一致,轻则可能频繁发生爆破片提前爆破从而影响正常生产,重则可能在超压时爆破片不起作用进而导致承压设备爆炸。

12 泄放能力及排放面积的设计计算

12.1 基本要求

当容器发生超压而爆破片装置动作后可能出现以下三种情况:

(1)容器压力立即下降或在很短时间内压力基本维持不变然后再下降,容器达到的最高压力小于或等于超压限制值。

(2)容器压力先上升再下降,容器达到的最高压力小于或等于超压限制值。

(3)容器压力继续上升,容器达到的最高压力超过超压限制值。

以上第(1)和第(2)种情况表明爆破片装置的泄放能力能够满足压力容器安全泄放的要求,第(3)种情况则不能够满足安全泄放的要求。

为此定义容器的安全泄放量(safety relieving capacity ofvessel)ws为:容器超压时为控制其压力在超压限制值以下,单位时间内从容器中必须排出的介质量,并定义爆破片装置的泄放能力(rated discharge capacity ofrelieving device)w为:在泄放介质、泄放压力及排放面积确定的条件下,单位时间内从爆破片装置的泄压口能够排出的介质量。

爆破片装置泄放能力和排放面积设计计算的基本要求是:一旦容器发生超压,泄压装置的泄放能力应大于或等于容器的安全泄放量,即w≥ws。

12.2  计算公式

目前国内外有关规范中安全阀和爆破片装置额定泄放量计算公式基本相同,具体可参考gb150.1附录b、gb567.2、api520等标准。通过计算求出容器安全泄放量ws后,再根据泄放能力设计计算的基本要求并利用额定泄放量计算公式求出所需的排放面积a(见下表),实际选用的爆破片其最小净泄放面积(制造厂家提供)应大于a。

下表计算公式使用的前提条件是,爆破片装置必须满足如下条件:

     (1)爆破片装置直接排放至大气。

     (2)爆破片装置离容器本体距离不超过8倍管径。

     (3)爆破片装置泄放管道长度不超过5倍管径。

     (4)爆破片装置上、下游接管的名义直径不小于爆破片装置的泄放通径。

当以上条件无法满足时,需采用流体阻力系数法来计算爆破片装置的泄放能力。

爆破片装置泄放系数k(摘自gb567.2)

上表的计算公式中,需要注意出口侧压力一般应取动作后的排放压力,而非爆破片的设计爆破压力,具体参照12.3的计算实例。

12.3 计算实例

下面分不同介质对上表计算公式进行举例说明。

13 爆破片装置的安装与维护

爆破片装置的安装与维护是爆破片使用过程中的一个重要环节,而且容易被忽视,工程实践中经常发生由于安装不当导致的爆破片失效事故,带来不必要的经济损失,因此,有必要对此进行介绍。

13.1 安装的基本要求

很多规范和标准中都对超压泄放装置(安全阀或爆破片装置)安装的基本要求提出了规定,比如tsg 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》。

以上基本要求可以更直观地表示成下图所示。

爆破片安装基本要求示意图

13.2 安装的注意事项

爆破片装置的安装注意事项很多,具体可参考gb567.2《爆破片安全装置 第2部分:应用、选择与安装》。这里特别提醒以下几点:

(1)在装置上、下表面应放置密封垫,不要使用易老化或易变形的垫片。对反拱类爆破片尤其不允许使用橡胶等软密封垫、或在工作温度下能软化变形的密封垫。

(2)把爆破片装置安装在出、入口法兰之间,使夹持器标牌上的箭头指向泄放侧,同时,爆破片标牌上写有“泄放侧”的一侧朝向出口侧。

(3)在上、下法兰之间小心移动爆破片装置,如果爆破片的拱高超过上夹持器,安装时要格外小心。

13.3 安装的失效因素

合格的爆破片产品,在现场使用中,由于安装条件、使用条件及其他一些不确定因素的影响,经常出现爆破片提前爆破、开裂状态不合格、漏气等现象,需要对此引起特别重视。

安装中的以下四种因素经常导致爆破片提前失效:

尤其是夹持力不足或不均,将对爆破片的使用带来重大安全隐患。对于正拱形爆破片爆破片可能会沿夹持面抽出,造成爆破片整体脱落,爆破片失效;对于反拱形爆破片,由于周边不能保证有效刚性约束,将导致爆破片爆破压力降低,爆破后开裂形态不合格。

以下不当操作容易导致夹持力不足或不均:

出口管道过长且支撑不牢导致晃动或振动易引起爆破片失效,磕碰、损伤也容易导致爆破片失效,因此安装时要象爱护眼睛一样爱护爆破片

13.4 爆破片装置的维护

tsg zf003-2011《爆破片装置安全技术监察规程》对爆破片装置的维护作了明确规定,要求使用单位应当对爆破片装置进行日常检查、定期检查以及定期更换,并且保留爆破片装置使用技术档案。

爆破片是存在使用寿命的,其寿命长短与使用工况密切相关,为了避免不必要的经济损失,爆破片装置应根据tsg zf003的相关要求进行定期更换。

13.5 爆破片安装示例视频

工程实践人员为了能更好理解掌握爆破片装置安装注意事项,可观看以下安装视频。

爆破片装置安装视频

原创文章:吴全龙 摘自《安全附件》微信公众号

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