爆破片設(shè)計選用研究

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的幾種爆破片裝置類型，然后分析了爆破片裝置設(shè)計壓力、爆破片裝置爆破溫度以及泄放量的計算與確定方法，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：TJ761.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，爆破片就會發(fā)生動作。爆破片是石油與化工生產(chǎn)壓力容器中用來防止超壓的防護裝置，它會在設(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

由于泄壓裝置動作的發(fā)生與否與其中介質(zhì)的狀態(tài)并沒有直接關(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算出來，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。爆破片裝置的材料可以根據(jù)抗腐蝕要求來選擇，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，以確保泄壓動作的準(zhǔn)確性。再有，爆破片裝置還具有價格低廉、易于安裝和維修、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

2 爆破片裝置的常見類型

常見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縫爆破片。石墨爆破片的優(yōu)點是：耐腐蝕性能好，但是這種爆破片脆性大，強度低，安裝時需要謹(jǐn)慎，此外該爆破片爆破后會出現(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縫爆破片裝置受力會發(fā)生拉伸變形，所以耐疲勞強度較差，一般適合壓力較低壓力波動較小的場合使用。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一定值之后，爆破片裝置就會受到拉伸破壞，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)的計算

3.1 爆破片裝置設(shè)計壓力的計算

爆破片的設(shè)計爆破壓力應(yīng)大于設(shè)備的工作壓力而小于設(shè)備的設(shè)計壓力，設(shè)計爆破壓力時就需要將前壓考慮進去。在條件允許的情況下可以盡可能大的提高爆破片的設(shè)計爆破壓力，這樣爆破片的使用壽命會大大提高。一般情況下最大設(shè)計爆破壓力要小于壓力容器設(shè)計壓力的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表示氣體在容器進口時的流速，單位為m/s；d表示壓力容器進口管的內(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，液化氣體壓力容器爆破片的泄放量計算公式為：

WS=2.55×105FAr0.82/q

當(dāng)壓力容器的保溫層使用絕熱材料時，使用下式進行計算：

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，需要考慮的因素有以下幾種：材料、爆破溫度、使用場合和使用介質(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)實際需要來確定壓力范圍，因此爆破片裝置的選擇得首先確定其需要承受的壓力；溫度會對金屬材料及其密封膜帶來一定影響，因此在選用爆破片時，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，因為其與介質(zhì)接觸的爆破片上覆蓋著非金屬保護膜，可以有效保護爆破片裝置。

5 結(jié)語

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)失控或者超壓問題，生產(chǎn)設(shè)備可能會發(fā)生破裂和爆炸的危險。

當(dāng)設(shè)備的壓力超過一定值時，爆破裝置可以通過泄放壓力來避免危險的發(fā)生，因此可以作為工藝生產(chǎn)裝置的防護裝置。另外，爆破片裝置還具有排放量較大、密封性好以及響應(yīng)時間短等優(yōu)點，在石油與化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

參考文獻

[1] 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）.

[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[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的幾種爆破片裝置類型，然后分析了爆破片裝置設(shè)計壓力、爆破片裝置爆破溫度以及泄放量的計算與確定方法，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：TJ761.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，爆破片就會發(fā)生動作。爆破片是石油與化工生產(chǎn)壓力容器中用來防止超壓的防護裝置，它會在設(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

由于泄壓裝置動作的發(fā)生與否與其中介質(zhì)的狀態(tài)并沒有直接關(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算出來，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。爆破片裝置的材料可以根據(jù)抗腐蝕要求來選擇，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，以確保泄壓動作的準(zhǔn)確性。再有，爆破片裝置還具有價格低廉、易于安裝和維修、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

2 爆破片裝置的常見類型

常見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縫爆破片。石墨爆破片的優(yōu)點是：耐腐蝕性能好，但是這種爆破片脆性大，強度低，安裝時需要謹(jǐn)慎，此外該爆破片爆破后會出現(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縫爆破片裝置受力會發(fā)生拉伸變形，所以耐疲勞強度較差，一般適合壓力較低壓力波動較小的場合使用。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一定值之后，爆破片裝置就會受到拉伸破壞，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)的計算

3.1 爆破片裝置設(shè)計壓力的計算

爆破片的設(shè)計爆破壓力應(yīng)大于設(shè)備的工作壓力而小于設(shè)備的設(shè)計壓力，設(shè)計爆破壓力時就需要將前壓考慮進去。在條件允許的情況下可以盡可能大的提高爆破片的設(shè)計爆破壓力，這樣爆破片的使用壽命會大大提高。一般情況下最大設(shè)計爆破壓力要小于壓力容器設(shè)計壓力的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表示氣體在容器進口時的流速，單位為m/s；d表示壓力容器進口管的內(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，液化氣體壓力容器爆破片的泄放量計算公式為：

WS=2.55×105FAr0.82/q

當(dāng)壓力容器的保溫層使用絕熱材料時，使用下式進行計算：

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，需要考慮的因素有以下幾種：材料、爆破溫度、使用場合和使用介質(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)實際需要來確定壓力范圍，因此爆破片裝置的選擇得首先確定其需要承受的壓力；溫度會對金屬材料及其密封膜帶來一定影響，因此在選用爆破片時，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，因為其與介質(zhì)接觸的爆破片上覆蓋著非金屬保護膜，可以有效保護爆破片裝置。

5 結(jié)語

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)失控或者超壓問題，生產(chǎn)設(shè)備可能會發(fā)生破裂和爆炸的危險。

當(dāng)設(shè)備的壓力超過一定值時，爆破裝置可以通過泄放壓力來避免危險的發(fā)生，因此可以作為工藝生產(chǎn)裝置的防護裝置。另外，爆破片裝置還具有排放量較大、密封性好以及響應(yīng)時間短等優(yōu)點，在石油與化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

參考文獻

[1] 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）.

[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[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的幾種爆破片裝置類型，然后分析了爆破片裝置設(shè)計壓力、爆破片裝置爆破溫度以及泄放量的計算與確定方法，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：TJ761.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，爆破片就會發(fā)生動作。爆破片是石油與化工生產(chǎn)壓力容器中用來防止超壓的防護裝置，它會在設(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

由于泄壓裝置動作的發(fā)生與否與其中介質(zhì)的狀態(tài)并沒有直接關(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算出來，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。爆破片裝置的材料可以根據(jù)抗腐蝕要求來選擇，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，以確保泄壓動作的準(zhǔn)確性。再有，爆破片裝置還具有價格低廉、易于安裝和維修、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

2 爆破片裝置的常見類型

常見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縫爆破片。石墨爆破片的優(yōu)點是：耐腐蝕性能好，但是這種爆破片脆性大，強度低，安裝時需要謹(jǐn)慎，此外該爆破片爆破后會出現(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縫爆破片裝置受力會發(fā)生拉伸變形，所以耐疲勞強度較差，一般適合壓力較低壓力波動較小的場合使用。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一定值之后，爆破片裝置就會受到拉伸破壞，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)的計算

3.1 爆破片裝置設(shè)計壓力的計算

爆破片的設(shè)計爆破壓力應(yīng)大于設(shè)備的工作壓力而小于設(shè)備的設(shè)計壓力，設(shè)計爆破壓力時就需要將前壓考慮進去。在條件允許的情況下可以盡可能大的提高爆破片的設(shè)計爆破壓力，這樣爆破片的使用壽命會大大提高。一般情況下最大設(shè)計爆破壓力要小于壓力容器設(shè)計壓力的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表示氣體在容器進口時的流速，單位為m/s；d表示壓力容器進口管的內(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，液化氣體壓力容器爆破片的泄放量計算公式為：

WS=2.55×105FAr0.82/q

當(dāng)壓力容器的保溫層使用絕熱材料時，使用下式進行計算：

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，需要考慮的因素有以下幾種：材料、爆破溫度、使用場合和使用介質(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)實際需要來確定壓力范圍，因此爆破片裝置的選擇得首先確定其需要承受的壓力；溫度會對金屬材料及其密封膜帶來一定影響，因此在選用爆破片時，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，因為其與介質(zhì)接觸的爆破片上覆蓋著非金屬保護膜，可以有效保護爆破片裝置。

5 結(jié)語

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)失控或者超壓問題，生產(chǎn)設(shè)備可能會發(fā)生破裂和爆炸的危險。

當(dāng)設(shè)備的壓力超過一定值時，爆破裝置可以通過泄放壓力來避免危險的發(fā)生，因此可以作為工藝生產(chǎn)裝置的防護裝置。另外，爆破片裝置還具有排放量較大、密封性好以及響應(yīng)時間短等優(yōu)點，在石油與化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

參考文獻

[1] 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）.

[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[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2011（3）.endprint