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爆破片基本知识大连理工大学教授、博士生导师大连理工安全装备有限公司总经理喻健良2013年9月一、自我介绍二、公司介绍三、安全泄放装置选用原则四、爆破片发展历史五、主要技术术语六、分类与结构特点七、参数确定方法八、爆破片选用与安装注意事项九、性能影响因素及实验研究一、自我介绍化工机械、安全工程专业硕士、博士导师联系方式：yujianliang@dlut.eud.cn13998576027方向一、抑制爆炸的机理和技术研究自然科学基金博士点基金省部和市基金流体流动传质传热化学反应材料、结构非定场非平衡非线性理论分析实验研究爆炸冲击爆炸威力和爆炸灾害爆炸抑制t=120ms系统外爆燃流场参数变化规律数值模拟示例研究内容利用多学科理论和技术确定失效机理进行寿命预测方向二、过程装备失效分析和寿命预测基于工程应用背景，着重研究和解决工程实际问题。特点：涉及多学科交叉（材料、力学、高温、疲劳、腐蚀等）化工机械专业特色的研究方向节能高效长周期运行的要求旋风分离器检修更换标准研究方法：固体力学，流体力学，材料学难点：高温、金属、非金属材料、强度、刚度分离流体力学固体力学金属材料分析现状：检修凭经验，维修更换无标准，停车事故频频发生，或严重浪费，一直困扰装置的长周期运行。二、公司简介创建于1988年大连市首批认定的市属高新技术企业国内最早开展爆破片技术研究单位国内先进的爆破片生产基地性能试验基地（疲劳试验、冷热冲击、爆炸试验、高速爆破试验）。把科学研究与生产紧密结合的生产研究性企业；★大连理工大学《防治化工装置因介质超压而引发爆炸灾害》的重要的试验研究基地；★GB567－1989、1999、2010—《爆破片与爆破片装置》三个版本的主要起草、制定者。目前正起草适合我国国情的安全附件标准《承压设备安全泄放装置选择、应用与安装》，主要起草了泄压阀、爆破片及两者组合的相关要求。★是压力容器安全附件——特种爆破片与安全阀专业生产公司,是目前国内唯一同时拥有爆破片装置与安全阀装置生产许可证的安全附件专业生产企业。★国家科学技术进步三等奖★教育部科学技术进步一等奖★教育部、中石化总公司、辽宁省政府及劳动部的科学技术进步二等和三等奖及大连市政府的一等奖★承接过10多项国家级研究课题，发表了400余篇研究论文，将近200余篇论文被SCI或EI分别收。爆炸抑制研究可燃介质爆炸泄放研究真空设备防护压力设备防护易燃易爆介质仓储公司产品介绍安全阀产品应用在运载火箭研究上应用利用大连理工安全装备有限公司反拱带槽爆破片的优异特性，实现毫秒级泄压。在试验快堆钠系统上超压泄放应用第四代试验快堆用爆破片石油化工料仓及低温气瓶上爆破片在石化行业料仓上的应用在低温储罐上的应用在电力设备（五感器、断路器、组合电柜）应用四、设备超压与安全附件的选用1、设备的超压超压——设备内（或外）最高工作压力超过了设备的允许压力。压力均为表压物理超压和化学超压物理超压—压力升高不是由介质化学反应造成的；介质只发生物理变化。化学超压—压力升高由介质发生化学反应造成。1）常见物理超压种类①设备内物料不断积聚造成超压。②物料受热（火灾）膨胀引起超压③瞬时压力脉动引起超压，突然快速关闭阀门引起的局部压力升高，如“水锤”、“汽锤”，另外蒸汽管道端部，蒸汽快速冷却，局部形成真空，导致蒸汽快速向端部流动，形成冲击，引起类似“水锤”作用的超压。2）常见化学超压种类①可燃气体（气雾）爆燃引起超压②各种有机、无机可燃粉尘发生燃烧爆炸引起超压。③放热化学反应失控引起超压2、超压泄放装置①安全泄放原理设备超压，设备上的安全附件立即动作，将超压介质及时泄放出去，以保护容器。要求做到单位时间产生多少介质，泄放口也能在单位时间内泄放出去，或做到单位时间升压速率不超过泄压速率，确保设备内最大升压小于设备最大允许压力。②超压泄放装置动作原理分为超压泄放和超温泄放两种常见超压泄放装置：有泄压阀和爆破片。超温泄放装置：有易熔塞。●泄压阀的工作原理主要利用弹簧力或重锤重力压紧密封结构，实现密封；优点：能自动复位，可重复性使用，可保存一部分物料。缺点：①容易泄漏，不适合粘性介质、颗粒和易结晶性物料及有严重腐蚀场合；②泄放动态响应慢，不能用于压力急速升高场合，如气体、粉尘燃爆或化学超压。●爆破片工作原理设备内达到标定爆破压力时，爆破片瞬间爆破，泄放通道完全打开。优点：①动作灵敏、准确、可靠、无泄漏。②排放面积大小不限，适应面广（如高温、高压、真空、强腐蚀等）。③结构简单、维护方便等突出特点缺点：通道打开后不能再关闭，物料全部损失。3、安全泄放装置选用特点满足下列情况之一应优先选用爆破片，或选用爆破片与安全阀进行串联或并联结构:●压力有可能迅速上升的场合。如，发生各种爆炸超压或急剧化学反应超压——可使用爆破片或采用爆破片与安全阀并联●泄放介质为含有颗粒、易沉淀、易结晶、易聚合和介质粘度较大——可使用爆破片或爆破片与安全阀串联结构●泄放介质有强腐蚀性，使用耐腐蚀安全阀时其价格很高——可单独使用爆破片或采用普通安全阀与爆破片串联；●工艺介质十分贵重或有剧毒，在工作过程中不允许有任何泄漏——采用爆破片与安全阀串联结构;●工作压力很低或很高时，选用安全阀则其制造比较困难——采用爆破片;●当使用温度较低而影响安全阀的工作特性——采用爆破片;●需要较大泄放面积——采用爆破片；●对于一次性使用的管路系统(如开车前吹扫的管路放空系统)，爆破片的破裂不影响操作和生产的场合——采用爆破片；●为减少爆破片破裂后的工艺介质的损失——可采用爆破片与安全阀串联结构●经常超压场合——应采用安全阀，不宜选用爆破片。三、爆破片发展与国内外主要生产厂商1、爆破片的早期应用爆破片技术的应用已超过100年，早期没有专业制造厂商，用户只是自己根据经验选择强度低的铝板、橡胶板等作为泄放元件，最早可见应用在19世纪的美国，应用在一些锅炉及易发生爆炸的料仓上，爆破片的爆破压力可泄放面积均凭感觉和经验。2、爆破片的商业制造最早爆破片商业制造在上世纪30年代，世界上第一个专业从事爆破片商业制造公司为美国BS&B安全系统公司，至今爆破片制造已有80余年历史。目前全世界爆破片生产厂家数十家美国有：BS&B、FIKE、CONTINENTAL、OSECO英国有:MARSTON德国：Schlesinger(施乐辛格）GMBH公司3、我国爆破片研制情况我国起步较晚，国内最早开始研究爆破片是由大连理工大学化机系金巨年教授，上世纪50年代在苏联读副博士时的论文研究爆破片。后来在上世纪80年代初，化机系贺匡国、丁信伟等教授根据国家需要，开始正式研究爆破片装置，并获得国家“八五”研究项目资助，逐渐掌握了爆破片装置制造的关键技术，并开发了多种具有自主知识产权的产品，在90年代初大连理工大学安全装备厂取得了爆破片制造许可证，开始正式生产爆破片装置。目前我公司与大连理工大学化机学院安全工程专业密切合作，从事各种条件下抑爆及安全泄放研究，形成了系统的安全泄放计算方法。五、爆破片装置分类与结构特点1、爆破片分类●从爆破片形状分正拱形爆破片（凹面受压）、反拱形爆破片（凸面受压）、平板形爆破片及石墨爆破片。正拱形爆破片—反拱形爆破片—可单层或多层可单层或多层受压侧受压侧受压侧平板形爆破片石墨爆破片可单层或多层●从爆破片受力破坏分拉伸破坏型、失稳破坏型及弯曲或剪切断裂破坏型。拉伸破坏型爆破片，膜片内为拉应力，分为：正拱普通型，正拱带槽型、平板带槽型、正拱开缝型、平板开缝型。失稳破坏型爆破片，膜片内为压缩应力，分为：反拱带刀型、反拱鳄齿型、反拱带槽型弯曲或剪切破坏爆破片，膜片受剪切破坏：主要指由整块材料加工而成，如石墨制造的爆破片。2、常见爆破片种类、代号（1）正拱形爆破片受力特点——凹面受压，拉伸破坏，可单层、可多层，代号用“L”开头。正拱形爆破片分类：正拱普通型爆破片，代号：LP正拱带槽型爆破片，代号：LC正拱开缝型爆破片，代号：LF（2）反拱形爆破片受力特点——凸面受压，失稳破坏，可单层、可多层，代号用“Y”开头。反拱形爆破片分类：反拱带刀型爆破片，代号：YD反拱鳄齿型爆破片，代号：YE反拱十字槽型（焊接）爆破片，代号：YC（YCH）反拱环槽型爆破片，代号：YHC（YHCY）（3）平板形爆破片受力特点——受力后逐渐变形起拱，达到额定压力拉伸破坏，可单层、可多层，代号用“P”开头。平板形爆破片分类：平板带槽型爆破片，代号：PC平板开缝型爆破片，代号：PF(4)石墨爆破片爆破片受力特点——受剪切作用破坏。代号：PM3、各种型式爆破片寿命特点所有爆破片均按极限寿命设计制造，没有安全系数，达到规定爆破压力，就会瞬间爆破。其安全寿命主要却决于产品形状、受力特点及最大操作压力与最小爆破压力比率——操作率。为了确保爆破片长久使用，ISO4126-6国际标准《Application,selectionandinstallationofburstingdiscsafetydevices》规定了各种形式爆破片的最大允许操作率，规定如下：①正拱普通形爆破片——最大操作率≤0.7倍②正拱带槽与正拱开缝形爆破片——最大操作率≤0.8倍③各种反拱形爆破片(带槽、带刀等）——最大操作率≤0.9倍④平板形爆破片——最大操作率≤0.5倍⑤石墨爆破片——最大操作率≤0.8倍①正拱普通型爆破片（LP）特点●爆破压力由材料厚度和泄放口径确定，受膜片厚度和口径限制，一般适用压力较高场合。●最大承受工作压力不能超过最小爆破压力的0.7倍。●爆破时将产生碎片，不能用于易燃易爆或不允许有碎片场合（如与安全阀串联），耐疲劳一般。●周边夹紧力不足，易导致周边松动脱落，造成爆破压力降低。一般轻微损伤不会明显影响爆破压力。●适用于气体和液体介质4、爆破片使用特点②正拱带槽型爆破片（LC）特点●爆破压力主要由槽深确定，制造较困难。●爆破片最大承受工作压力不能超过最小爆破压力的0.8倍。●爆破沿减弱槽裂开，不产生碎片，对使用场合没有要求，耐疲劳较好。●周边夹紧力不足，易导致周边松动脱落，造成爆破压力降低，出现碎片。轻微损伤只要不发生在槽处，爆破压力不会明显变化。●适用于气体和液体介质③正拱开缝型爆破片（LF）●爆破压力主要由孔间距确定，制造方便，一般用于低压力场合。●确定最大承受工作压力不能超过最小爆破压力的0.8倍。●爆破时可能产生很小碎片，但通过合理结构设计，可以做到无碎片产生，耐疲劳一般。●周边夹紧力不足，易导致周边松动脱落，造成爆破压力降低。如果损伤不发生在短桥处，不会引起爆破压力明显变化●一般用于气相反拱带刀型爆破片（YD）反拱鳄齿型爆破片（YE）①反拱带刀（YD）及反拱鳄齿型（YE）爆破片特点●爆破压力主要由坯片厚度和拱形高度决定，YE型一般常用于压力较低情况。●最大承受工作压力不超过最小爆破压力的0.9倍●爆破时膜片翻转撞击到刀刃或其它锋锐结构上而致破，不产生碎片，耐疲劳非常好。带刀夹持器每次爆破后必须对刀进行修复●夹紧力不足或爆破片拱面损伤，会导致爆破压力明显降低，严重会造成泄放口无法打开，安装时应特别小心。●只适用于气相②反拱十字槽型(YC)及反拱十字槽焊接型(YCH)爆破片特点●最大工作压力不能超过最小爆破压力的0.9倍●爆破沿减弱槽破裂为四瓣，无碎片，耐疲劳性非常好好，对焊接型爆破片可彻底无泄漏。●夹紧力不足或爆破片拱面损伤，会导致爆破压力明显降低，严重会造成泄放口无法打开，安装时应特别小心。●只适用于气相反拱十字槽型爆破片（YC）反拱十字槽焊接型爆破片（YCH）③反拱环槽型爆破片(YHC/YHCY）特点●最大工作压力不能超过最小爆破压力的0.9倍●爆破沿减弱槽破裂，无碎片，耐疲劳性好。●夹紧力不足或爆破片拱面损伤，会导致爆破压力明显降低，严重会造成泄放口无法打开，安装时应特别小心。●适用于气、液相反拱环槽型爆破片（YHC）YHCY平板带槽形爆破片(PC)①平板带槽型（PC）特点●爆破压力主要由槽深确定，制造较困难，对低压小口径制造尤其困难。●平板带槽型最大工作压力一般不超过最小爆破压力的0.6倍。●爆破沿减弱槽裂开，不产生碎片，对使用场合没有要求，耐