第五章-爆破片(3、4)

爆破片的设计计算
代入公式： A
Ws 7.6 10 CKPb
2
M ZT
爆破片的泄放面积直径D为：
D =
4 A
p
.
爆破片的设计计算
爆破片厚度计算
爆破片压力主要取决与爆破元件的厚度。但迄今尚 无一完整的精确计算公式。常用半经验公式。可在以下公 式中任选一个。（拉伸型） （1）. pb =0-35MPa ，平板式正拱型。
爆破片和安全阀的混合使用
(1)安全阀在进口侧
爆破片的使用与管理
(2) 爆破片在进口侧
爆破片的使用与管理
(3) 两个安全阀并联使用
爆破片的使用与管理
(4) 两个爆破片并联组合
爆破片的使用与管理
除上述结构外，还有以下几种装臵：
（1）.排放管道，（由自控阀门控制）；
（2）.易熔塞（温度超标后熔化），用于储存液
S-90 型 沿刻痕爆破的反 拱刻槽型爆破片。 即使爆破片受损 或安装反了，它 也仍将在 1.5 倍 的额定压力内爆 裂。
爆破片的结构形式
平板型爆破片
缺点：介质压力波动易使爆破片塑性变形，抗疲劳
性能差，使用寿命短，且爆破压力精度偏低。 优点：加工容易。
正拱型爆破片
使用时介质压力在片凹侧，可用于气体或液体介
爆破片的结构形式
爆破片的结构形式
反拱型爆破片
正拱型爆破片
螺栓型和焊接型爆破片
石墨型爆破片
爆破片的结构形式
JRS 型 JAWS™ 反拱型 爆破片，爆破 压力低于 S-90 型爆破片。它 沿爆破片上的 环齿反拱且爆 破。
RLS 型 LIQUIFLO™ 反拱 型爆破片用于液 体和气体介质。 在全液体或气体 介质系统中，爆 破片上的圆刻痕 和折页可使其完 全打开。
爆破片在压力容器上的应用
爆破片与安全阀相比，其使用范围要广得多。 • 以温度而言，适用范围在-253—480℃甚
至更高；
• 以压力而言，适用范围在7KPa—800MPa之间； • 以泄放口径而言，适用范围在φ8—φ1000mm甚 至更大；
• 以防腐性能而言，对于酸碱盐类腐蚀介质适用。
爆破片在压力容器上的应用
p —阀门前后压力降，MPa ;
—阀门入口侧温度下液体密度，kg m3；
爆破片的设计计算
（3）介质为饱和蒸汽时的额定泄放面积
Ws A 5.25KPb
式中：
mm
2
2 m m A —爆破片的额定泄放面积， ；
pb—设计爆破压力（绝压），包括设计压力和
超压允许值,MPa ;
K —额定泄放系数，取K=0.62 ; Ws —压力容器的安全泄放量 kg h ;
pw
开缝正拱型：
关系图
脉动压力时：
爆破片的设计计算
例如：设计压力为10.5MPa
国际标准
国内标准
p设 = 10.5MPa pb max = 10.5MPa pb = 10MPa pb min = 9.5MPa
p设 = 10.5MPa pb max = 10.5MPa pb = 9.87MPa pb min = 9.57MPa
爆破片的设计计算
额定泄放面积计算
条件：爆破片的实际有效泄放面积 额定泄放面积
（1）介质为气体时的额定泄放面积（临界条件下）
A
Ws 7.6 10 CKPb
2
M ZT
mm
2
爆破片的设计计算
式中：
A —爆破片的额定泄放面积 m m2 ;
Ws —压力容器的所需安全泄放量 kg h ;
pb —设计爆破压力（绝压），包括设计压力和超压允许
爆破片类型 平板型
适用场合 用于侧作压力稳定以及压力不高的压力容器 （1） 高压或超高压场合，常用爆破压 力范围为 0.1-35MPa （2） 在泄放侧承受背压。当有可能失 稳时，应加装真空托架
其类型主要根据容
器内的压力、介质
正拱形
温度、腐蚀性，以
及载荷的稳定性选
开缝正拱形 普通正拱形 （接触介质侧加保护膜） 反正拱形
9.5 9.57 pw = 6.64MPa pw = 6.70MPa 1.43 1.43
爆破片的设计计算
由以上分析可以看出： （1）. p设 pb max pw （2）.P与 pw之间有一个压力台阶，也是
压力容器安全裕度的一部分。
表5-4 爆破片规定爆破压力允差范围 标定爆破压力MP 允差 爆破片形式 正拱形 反拱形 <0.2 ≤0.2 <0.3 ≥0.3 ±5% ±5% 表5-5 爆破片的最低标定爆破压力pbmin 爆破片形式 pbmin，MPa 1.43Pω 1.25Pω 1.1Pω 1.7Pω 开缝正拱形 正拱形受脉动载荷
值,MPa ; M —气体分子量 ;
Z —在泄放压力及相应温度气体的压缩系数，对空气， Z=1.0 ;
T —阀门进口处气体绝对温度（℃+273）,K ;
K —额定泄放系数，取K=0.62 ;
爆破片的设计计算
（2）介质为液体时的额定泄放面积
Ws A 6 3.6 10 2p
式中：
2
mm
2
mm ； A —爆破片的额定泄放面积，
式中： S—爆破片厚度，mm；
Pb D S= mm t 3.5 b
pb—爆破片由设计确定的爆破压力，MPa；
爆破片的设计计算

t b —材料的工作温度下的强度极限
MPa；
D—爆破片夹紧直径mm。 （2）. pb =0-35MPa ，平板型或正拱型爆破片。
式中： t pb—室温下的爆破压力，对于操作温度下的 pb t pb = 68% 还应乘上温度校正因数，如 pb
5．安全阀的日常维护需注意哪些问题？
知识要点 6．爆破片的优缺点是什么？
7．按爆破片受破坏的作用原理和与它相应 的结构形式，可分为哪4类？ 8．爆破片的安全使用和管理措施是什么？
9 ．爆破片和安全阀的混合使用方法。
爆破片的优点
1.密封性能好； 2.泄压反应较快； 3.适用范围广； 4.容器内介质所含污染物 对爆破片的影响小。 所以，爆破片一般用于超压可能性较小，以及装设 阀形安全阀不能确保压力容器安全运行的场合（例如我 们常使用的高压锅）。
爆破片的缺点
1.爆破片不能重复使用；
2.破裂后容器必须停止运行。
爆破片的结构形式
具有腐蚀介质的场合，而爆破片材质又不耐介质腐 蚀的情况 用于承受脉动载荷的中低、压容器
择。
爆破片的设计计算
爆破片的设计计算
材料选择
爆破元件分塑 表5-3 爆破片的最高使用温度（℃） 爆破片元件 爆破片保护层 性材料和脆性材料 材料牌号 最高使用温度 聚四氟乙烯 氟化乙丙烯 两大类。拉伸和剪 材料名称 L2、L3、L4 100 100 100 切破坏型大多采用 铝 — 120 120 120 塑性较好的材料； 银 铜 T2、T4 200 200 200 而弯曲破坏则采用 镍 N4、N6、N7 400 206 200 脆性材料（如铸铁、 奥氏体不锈钢 — 400 260 200 石墨等） 。对爆破 铜镍合金（蒙乃尔） — 430 260 200 片金属的温度适用 铬镍合金（因科镍） — 480 260 200 范围限定的要求见 表5-3。
爆破片的结构形式很多，若按照受力破坏的 作用原理和与它相应的结构，可分为4大类 1.受拉伸破坏的爆破片 2.受剪切破坏的爆破片 3.受弯曲破坏的爆破片 4.受失稳破坏的爆破片
爆破片的结构形式
平板型爆破片 1.受拉伸破坏的爆破片 普通正拱型
正拱型爆破片 开缝正拱型 周边压紧，一侧受载后， 呈凸形，片内拉应力，P 上升，中部破，泄压。
爆破片的设计计算
例题：
一压力容器设计压力为0.7MPa，介质为空气，温度 为20℃的容器与乙烯装臵相连，为防止由于乙烯渗入与 混合使压力升高引起容器破坏，在容器上装设爆破片装
臵，试计算爆破片的有效泄放面积和直径（已知容器的
安全泄放量为 8.21105 kg h）。 注：因容器的介质为空气，且压力不高，取Z=1.0， k≈1.4，C=356，K=0.62， pb =（0.7+0.1）=0.8MPa， 5 M=28.92 kg h，T=（20+273）=293K， Ws= 8.2110 kg h
化气体的容器；
（3）.安全帽（剪切型），高压容器。 总之，防止压力容器超压超温的安全附件种 类很多，以后具体用到再查看参考书。
常见的爆破片
正拱型爆破片
常见的爆破片
LK型产品
反拱形爆破片
正拱型爆破片
常见的爆破片
常见的爆破片
防粉尘爆破用爆破片
锅炉烟道用爆破片
消防气瓶用爆破片
知识要点
1．什么情况下，压力容器必须单独设安全泄压 装臵？ 2．什么是压力容器安全泄放量？ 3．简述安全泄放装臵的性能要求。 4．简述微启式弹簧安全阀的工作特性。
质的泄放。可提高爆破片的抗疲劳性能，延长寿命和
提高爆破精度，这种性能较优良的爆破片已成为我国
主要使用的爆破片品种之一。
爆破片的设计计算
爆破片的设计计算包括： 1.结构选型 2.材料选用
3.额定泄放面积计算
4.爆破片厚度的确定
爆破片的设计计算 爆破片的设计计算
结构选型
表5-2 爆破片类型选择
常用的几种爆 破片如表5-2所示。
所以，S≈0.14mm。
爆破片的设计计算
爆破片的爆破压力和容器最大工作压力与设计压力的关系
确定爆破片的爆破压力应考虑两个方面的因素：
• pb p设 •
爆破元件自身性能和特点。即一定温度压力下， 抗疲劳和蠕变的能力。所以 pb npw 。
标定爆破压力——取一批元件爆破压力的平均值。 例如： pb =10MPa，则该批爆破片的实际压力在9.5— 10.5MPa范围内均为合格。