高性能爆破片型式及其工作原理
正拱型爆破片的受力示意
按照結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)，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**小爆破壓力的65%。由此導致了反拱型爆破片的出現(xiàn)。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(tǒng)的正拱型爆破片，其具有抗疲勞性能優(yōu)良、爆破時不產(chǎn)生碎片且操作壓力可達其**小爆破壓力90%以上的優(yōu)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。
爆破片的分類：
- 平板型爆破片：平板型爆破片由塑性金屬或石墨制成，前者因壁薄受載后呈凸形引起拉伸破壞，后者則引趕剪切或彎曲破壞。用于壓力不高及壓力較穩(wěn)定的場合，目前己較少使用。
- 普通正拱型爆破片：
普通正拱型爆破片由單層塑性金屬材料制成，凹面?zhèn)认蛑橘|(zhì)，容器超載后爆破片拉伸破壞。適用于靜載中壓或高壓容器。 - 開縫正拱型爆破片： 開縫正拱型爆破片由兩片曲率相同的普通正拱型爆破片組合而成，凹面倒向著介質(zhì)。與介質(zhì)接觸的一片由耐介質(zhì)腐蝕的金屬或非金屬材料制成，不開縫槽，另一片由金屬材料制成，拱型部分開設若干條穿透的槽隙，槽隙沿徑向分布，兩端為小孔，通過變動槽孔的疏密可調(diào)節(jié)爆破片的爆破壓力。這種爆破片適用于中高壓靜載荷，介質(zhì)有腐蝕性的容器。
- 反拱型爆破片： 反拱型爆破片由單層塑性金屬材料制成，凸面?zhèn)认蛑橘|(zhì)，受載后引起失穩(wěn)破壞。失穩(wěn)翻轉(zhuǎn)后被裝設在原凹面的刀具切破或整片脫落彈出。由于其失穩(wěn)爆破壓力對疲勞不敏感，適用于承受脈動載荷的壓力容器。
夾持器的作用：
- 提供一個與容器安全泄放量相當?shù)慕橘|(zhì)泄放管口；
- 保證爆破片周邊夾持牢靠、密封嚴密；
- 與爆破片元件匹配，使之在標定爆破壓力爆破泄壓。
爆破片的使用方法主要有：
- 替代安全閥作為保護裝置單獨使用；
- 串聯(lián)安裝在安全閥進口和容器之間；
- 串聯(lián)安裝于安全閥出口側(cè)；
- 與安全閥串聯(lián)、并聯(lián)組合來改善防護裝置的性能。
爆破片裝置適用于下列場合：
- 工作介質(zhì)具有粘性或易于結(jié)晶、聚合，容易將安全閥閥瓣與閥座粘住或堵塞安全閥；
- 由于化學反應或其他原因，器內(nèi)壓力可瞬間急劇上升，用安全閥由于慣性影響不能及時開啟及泄放壓力；
- 工作介質(zhì)為劇毒氣體或昂貴氣體，用安全閥難免泄漏造成環(huán)境污染或浪費；
- 氣體排放口小于12nm或大于150mm，要求全量泄放或全量泄放時要求毫無阻礙的場合；
- 其他不適用安全閥而適用爆破片的場合。
爆破片的優(yōu)缺點
爆破片優(yōu)點：
- 泄壓裝置的動作與介質(zhì)的狀態(tài)無關(guān)，因此能適用于工作介質(zhì)為高粘度的液體，或容易產(chǎn)生結(jié)晶的液體，以及粉狀物質(zhì)的壓力容器。
- 由于爆破片的泄放面積可以根據(jù)工藝要求事先確定，故能達到泄壓速度快、泄放量大的情況。它特別適用于由物料化學反應產(chǎn)生或增大壓力的反應釜。
- 密封性能可靠，保證**不泄漏，所以工作介質(zhì)為易燃易爆物質(zhì)或劇毒氣體的壓力容器，宜采用爆破片。
- 爆破片的材料可以根據(jù)腐蝕情況而定，因此能達到耐腐蝕要求。
- 具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便、價格低廉等優(yōu)點。
爆破片的缺點：泄壓后不能重新閉合，壓力容器被迫停止運行，因此不能單獨用于系統(tǒng)操作中的壓力容器。
爆破片相關(guān)技術(shù)術(shù)語
背壓：是指爆破片在爆破或泄放的時候，爆破片裝置出口存在的靜態(tài)壓力。如果壓力低于大氣壓，則可以稱為真空壓力。
背壓支撐：是指爆破片裝置中用來防止因反向壓差造成的爆破片失效的部件。如果系統(tǒng)壓力低于大氣壓，則通常被稱為真空支撐。
批次：將相同規(guī)格的若干爆破片集中在一批次中使用同一批材料制造,稱為一個批次。
爆破片（防爆片）：在設定壓力下爆破后不可再閉合的壓力泄放裝置，在超過壓力或真空承受極限時，泄放壓力，保護單個裝置或整個系統(tǒng)的安全。
爆破片組件（防爆片組件）：為了完成設計要求的功能，而安裝在夾持器上的所有部件
爆破片裝置（防爆片裝置）：由壓差控制并具有爆破、泄放作用的不可再閉合的壓力泄放裝置。其不僅僅是單獨的爆破片，還包括適當?shù)谋破瑠A持器和其他組件。
爆破片夾持器（防爆片夾持器）：爆破片裝置中用來固定爆破片并確保其性能的的部件。
爆破壓力：系統(tǒng)壓差上升到一定值的時候，爆破片會瞬間打開。打開瞬間的系統(tǒng)壓差值即為爆破壓力。
涂層：覆蓋在爆破片裝置部件上的一層金屬或非金屬物質(zhì)（非襯里）。
爆破溫度：達到爆破壓力時的系統(tǒng)溫度。
普通型爆破片（正拱型）：當系統(tǒng)增壓至超過盤片材質(zhì)所能承受的拉伸強度（或張力）時，爆破片就會打開。普通型爆破片是平板型或拱形，拱的方向是與爆破壓力的方向是一致的，即爆破壓力作用在正拱型爆破片的凹面。
泄放量：爆破片打開之后排放流體的能力。
爆破板：爆破板是一種壓力泄放裝置，當系統(tǒng)內(nèi)部過度增壓而即將導致爆炸時，通過泄放壓力來阻止爆炸發(fā)生。當系統(tǒng)壓力達到"開啟壓力"p值時，爆破板會瞬間打開泄放壓力。
金屬薄片：用于制造金屬爆破片的金屬帶或薄片。
自由流通（泄放）面積：排除背壓支撐和爆破殘留部件對流通面積影響后的等效的**小流通截面積。
IP防護等級：是有關(guān)防止外界物體（如粉塵、濕氣等）進入到電氣設備或系統(tǒng)內(nèi)部的密封防護等級。
襯里：額外的附在金屬爆破片或夾持器上的薄片或薄膜（非涂層）。
制造范圍：制造范圍是由制造商和用戶，根據(jù)需求協(xié)商確定的一個壓力范圍。同批次爆破片的平均爆破壓力必須在這個壓力范圍之內(nèi)。
**大操作壓力：是指使爆破片正常工作卻又不會造成爆破片過度疲損的系統(tǒng)**大壓力。根據(jù)爆破片形式的不同，**大操作壓力一般是額定爆破壓力的50%至100%。通常也被稱為操作比。
操作壓力（工作壓力）：爆破片正常工作時的系統(tǒng)壓力。
操作溫度（工作溫度）：爆破片正常工作時的系統(tǒng)溫度。
爆破允差：在相同的爆破溫度下，實際爆破壓力會有**大值與**小值的區(qū)別。爆破允差是指實際爆破壓力與標定爆破壓力之間的允許的偏差。通常表示為百分比（或psig）。確定了爆破片的形式、型號與爆破壓力后，實際爆破壓力必須在允差范圍內(nèi)。
泄放壓力：在泄放狀態(tài)下的**大的系統(tǒng)壓力。（與爆破壓力不同）
泄放溫度：在泄放狀態(tài)下的**高的系統(tǒng)溫度。（與爆破溫度不同）
反拱型爆破片：拱彎方向與壓力作用方向相反的爆破片，即壓力作用在爆破片的凸面。
復合爆破片：有2層以上結(jié)構(gòu)的爆破片，其中一層通過孔或縫隙的構(gòu)造來降低爆破片承受的壓力從而起到控制爆破壓力的作用。復合型爆破片可以是平板型或拱形的。
設計爆破壓力：在設計爆破片性能要求時，在相同的爆破溫度下，由客戶要求或制造商提供的壓力。可以表示為**小或**大值。
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