爆破片防护装置的可靠性及其应用
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反拱型。从而更有效地保护了设备和人员的安全。在爆破片领域里， 美国 ()*( 公司的产 品更符合国际安全标准。 关键词 爆破片 反拱型 可靠性 应用
凡是有可能出现危险的过压事故的设备—— — 无 论是在压力容器、 机械壳体、 工艺管线、 还是在集气 管等其他压力设备上，都需要安装可靠的防护装 置，避免压力失控时设备损坏和人员伤亡，爆破片 常常是首选的泄压装置， 其使用方法 （ 图 #） 主要有： + # , 可以代替安全阀作为主要的保护装置； + $ , 和安 全阀串联使用作为第二级保护装置； + ! , 和安全阀 联合使用来改善防护装置的性能。
-& 年前，爆破片在商业上开始使用，在过去的 其应用数量和范围得到了飞速发展。压力 !& 年中， 释放装置、压力容器和反应器成本的不断增长，迫 使设计人员重新审视爆破片作为过压保护装置的 重要作用，工业国家已经认识到，如果要维持人类 适当的健康水准，必须严格控制工业污染的排放 量。这就要求爆破片行业能够适应其他行业产品发 展的需要不断地开发合适的产品。例如在 $& 世纪 -& 年代末开发成功了一种全金属、反拱型爆破片， 它的工作原理与老式的 “ 传统型”正拱型爆破片根 本不同。近年来， 出现了多种类型的正拱、 反拱型爆 破片，它们的可靠性和安全性能也得到了很大的改 进。
根据反拱型爆破片的工作原理，我们可以根据 金属片材料的抗压强度来调整爆破片的爆破（ 翻转） 压力。反拱型爆破片的工作压力作用在金属片的凸 面上， 当压力足够大时爆破片翻转（ 图 8） 。 爆破片发 生 翻转 时 的载 荷 9 !: 由 金 属片 圆 拱部 分 的 半径 （ 、 材料厚度（ 和盘片材料的弹性模量 9 $ : 决定， "） #） 其计算函数如下。 !B %・ #・ $ "# 制造时， 首先将金属片用模具压制成圆拱状， 然 后用精确磨制的刀具刻痕，刻痕的长度和深度都是 精确控制的。 最后对金属片进行退火处理， 以恢复它 原来的机械特性。这基本上是一个冷成形（ 锻造） 和 退火处理相结合的工艺过程 9 见图 M、 图 " : 。这样制 得的爆破片是非常精确可靠的，且在压力频繁波动 的场合表现出显著的抗疲劳特性，在聚合反应器中 有许多这样的例子。
参考文献
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] 作者简介 ^ 张红军， 现在北京泽华化学工 %(@" 年%: 月出生， 程有限公司上海分公司， 一直从事化工技术的市场开发与应
・!"・ 块带刻痕的平板开始加工成形的。 金属片通常先在 刻痕线处屈服， 在温度升高又受到拉伸应力时， 它会 继续屈服而导致金属片中心的厚度减少，最终导致 它的爆破（ 打开） 压力减小， 这使得爆破片过早失灵而 打开， 在工作压力频繁波动的场合这种情况更容易发 生， 因此必须经常性地更换刻痕正拱型爆破片以防止 其过早失效而导致的产品损失和有害物质的泄漏。 金属受压载荷时通常不会发生蠕变。 因此在系 统压力值达到爆破片的标定爆破压力范围之前， 刻 痕反拱型爆破片是不会打开的。 在一次测试中以高 速摄影机记录了一个 #$%"" 、 &’(" 爆破片的测试过 程， 结果显示， 在工作压力未超过爆破片标定爆破压 力()* 的范围时， 爆破片的圆顶不出现形变。 以同样 的条件测试一个 #$+"、 &’("爆破片，结果表明在经 受," """次的循环后也没有因为失灵而过早的打开。 德国北部的一个大型工厂内使用了一批 &’(" 爆 破 片 来 保 护 大 型 -./ 高 压 炉 ， 爆破片的直径 （ 材料为 0$/1$23， 标定爆破压力为 %4 + 为 !"" ， #$） 它们在工作条件下已经经受了 + """ 次从真空 5-6， 到 ("* 标定爆破压力的循环， 将这些爆破片拿来测 试， 结果全部在允许的误差范围内打开； 最近在日本 5071 的 $-/ 测试实验室测试了一个直径 +"" 88， 材料为镍， 爆 破 压 力 为 , 5-6 的 &’(" 爆 破 片 ， 在 虽经受了从真空到 :4 + 5-6 之间的 ! """ !""9 时， 次循环， 它还是在指定的误差范围内准确打开。 对于用户而言， 在系统中安装 &’("反拱、 刻槽型 爆破片可以避免爆破片由于疲劳而过早打开， 以减少 因工艺介质大量流失而造成的损失， 这一点越来越受 到工业国家的重视。 当其他事故应急方案失灵时， 作 为最后的事故预防手段， &’("的性能非常安全可靠。 使用较普遍的一种传感器其形状是一张平面的 金属膜， 如果爆破片发生泄漏它就破裂， 并发出信 号， 破裂后的传感器必须更换。 因此对于通常的爆破 片， 测试其是否泄漏是没有实际意义的， 因为一旦爆 破片被安装在夹持器里后， 它就不能再拆下来重新 使用了。 这样， 在制造厂里对爆破片所作的氦泄漏实 验结果的参考价值是有限的。 一种预紧型的爆破片解决了这一难题， 它可以 在工厂的维修车间里预先用螺栓把爆破片装进夹持 器里 （ 图 %: ） ， 这样在安装到工厂的设备上之前可以 用通常的方法对它进行泄漏测验。 预紧型爆破片还 。 会产生一个警报信号（ 见图%%）
心） 的厚度与所期望的爆破压力相对应时为止， 这样 制得的爆破片就会在期望的爆破压力打开。产品测 试以前要消除爆破片中的应力， 所以在工作压力下， 盘片中的残留应力也不会干扰到它的灵敏度。 !" # 刻痕反拱型爆破片
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爆破片装置的新设计
现在大都使用金属刻痕技术来制造爆破片，这
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样制得的爆破片在打开时工作面沿着刻痕线裂开， 形成一个受控制的、 无阻碍的开口， 不会将碎片释放 到排出管道里面造成堵塞。这些爆破片的爆破压力 由刻痕来控制， 比传统的爆破片厚， 因此比无刻痕的 盘片坚固得多，因而不需要真空托架也可以承受真 空或背压。 目前通常的刻痕型爆破片有 $ 种类型。 图 !） !" ! 正拱型刻痕爆破片（ 这些爆破片工作时工作压力作用在爆破片的凹 。制造时， 面上， 爆破片承受拉伸载荷的作用 （ 图 !） 用刀具对一块平板金属片刻痕，然后在一个面上施 压（ 通常为液压） ， 过了屈服点 （ 拉伸极限） 后金属片 会形成圆顶状凹面， 继续施压直到最弱点（ 金属片中
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化工生产与技术
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同时刀架也是一 ? J 8 倍的爆破压力时才能够爆开， 个障碍物，会导致排放物质在排放口处的堆积而阻 塞排放通道。这些缺点对所有刀架型设计的反拱爆 破片来说是很常见的。 KL"$ 刻痕、反拱型爆破片的刻痕是开在出口的 一面， 受压达到标定压力时会从刻缝处完全打开， 这 种爆破片的制造过程与正拱刻痕型爆破片根本的区 别在于这种爆破片是在被冲压成形后才刻痕的。
