爆破片在动静载荷下爆破压力分析

杨伟华

（杭州仰仪科技有限公司 浙江 杭州 310018）

爆破片在动静载荷下爆破压力分析

杨伟华

（杭州仰仪科技有限公司 浙江 杭州 310018）

爆破片是广泛应用于压力容器的安全装置，爆破片能否在预定的压力下爆破至关重要。本文主要通过实验的方法，研究同批次爆破片在静载荷下和冲击载荷下的爆破压力差异，为使用在不同场合的爆破片设计提供帮助。

爆破片；爆破压力；冲击载荷

1.引言

安全泄放装置是压力容器或管道的安全附件之一，安全泄放装置的动作性能对压力容器超压泄放极其重要[1]。爆破片作为种非重复闭合泄放装置，主要用于保护压力容器、管道或其它密闭系统，使其避免超压或真空而破坏。

近年来，爆破片装置作为安全附件的应用数量和范围得到了飞速发展。由于爆破片是非重复开启的安全装置，其工作的可靠性在事故后才可能有结论。而且压力容器在使用过程中，可能出现容器内部压力在短时间内上升，此种冲击载荷到底是导致爆破片在低于设计压力爆破还是高于设计压力爆破，对容器的安全性来说至关重要。本文将通过实验方法对冲击载荷下爆破片的动作压力变化进行分析。

2.爆破片压力试验

根据GB567.4《爆破片安全装置第4部分：型式试验》和《爆破片装置安全技术监察规程》需对爆破片进行型式试验。爆破压力试验时型式试验的重要项目，因为爆破片的最终功能反映在爆破压力是否准确这个指标上。爆破片的爆破压力允差为标定爆破压力的±5%。

爆破压力试验时，升压速率可能会对爆破片爆破压力产生影响，GB567要求达到90%设计压力时保压5s，然后稳定升压[2]。为得到冲击压力下的爆破片爆破压力数据，故搭建了可发生静压载荷和冲击载荷的试验装置用于研究不同载荷下的爆破压力。

3.爆破片的型式及材料

按照结构型式，爆破片主要有三种，即平板型爆破片、正拱型爆破片和反拱型爆破片[2]。为使加载时变形量等因素最明显，试验采用了平板型爆破片，材质为1060，厚度S=0.2mm，爆破口径D0=20mm，夹持直径D=30mm，设计爆破压力为2.5MPa。根据允差±5%的要求，爆破压力范围应在2.375MPa～2.625MPa。

4.爆破装置及实验结果

采用的爆破试验系统如图4-1所示，包括1）压力容器；2）爆破片装置；3）压力传感器；4）压力介质源；5）冲击载荷开关阀，爆破压力源由压缩空气罐提供。配备压力表和数字压力变送器，变送器频响50μs，以便爆破片在冲击载荷时快速读取到压力值。冲击载荷开关阀为一高速电磁阀，可使压力容器内压力在2.5ms内达到爆破压力。

图4-1 爆破片试验装置

4.1 静压爆破试验

选取一批次50件中5件用于GB567的静压试验。试验过程冲击载荷开关阀常开，通过气源压力调节缓慢加压，直至爆破片爆破，结果数据如表4-2所示。使用静压试验时，测试结果均在设计允差范围内，且结果波动范围在1.0%左右，一致性很好。

表4-2 爆破片静压试验数据

4.2 冲击载荷爆破试验

选取同一批次50件中5件用于冲击载荷试验，试验装置仍为图4-1装置。试验过程冲击载荷开关阀关闭，气源压力调节至3.5MPa，连接数字压力变送器至记录装置。打开冲击载荷开关阀，使压力容器内压力瞬间上升，压力上升曲线图4-3显示了其中两件的压力变化曲线。其中纵坐标5V对应压力值为3MPa，结果统计如表4-4所示。使用冲击载荷试验时，测试数据明显减小，结果只有1片符合允差范围。且结果波动范围在2.5%左右，一致性也明显降低。

图4-3 冲击载荷下压力曲线

表4-4 爆破片冲击载荷试验数据

5.结论

1）通过平板型爆破片在不同类型载荷下的试验，发现冲击载荷下爆破片失效压力要低于设计压力，使用在有冲击载荷处时应重新评估爆破片的设计压力。

2）在冲击载荷下，爆破片爆破压力稳定性明显下降，但爆破失效的位置未发生改变，夹持环边缘位置仍为易失效位置。

[1]王志文，蔡仁良.化工容器设计[M].第3版.北京：化学工业出版社，2007:238-250.

[2]GB 567-1999 爆破片与爆破装置.

Rupture discsare safety devices widely used in pressure vessels, it is important for rupture discs that rupture at predicted pressure.the experimental method was used to study of the same batch of rupture discs.To find the difference when the rupture discs under Static pressure and Impact pressure ,which can provide help for design in different occasion.

Rupture discs;Bursting pressure;Impact pressure

TP13

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1009-5624（2016）05-0173-02