爆破片失效影响因素分析及失效案例

爆破片失效影响因素分析及失效案例我国经过近三十年的进展，爆破片作为一种压力容器安全附件，己广泛被人们理解。爆破片相关法规及标准的制定与施行，也对科学、合理地设计、制造以及使用爆破片供给了依据。然而，随着爆破片应用场合的不断扩大，渐渐消灭了的问题：在使用过程中，爆破片失效越来越多。爆破片失效，是指出厂时判定为合格的爆破片，在使用中，消灭了与设定功能不同的特别行为。调研觉察，爆破片失效主要有三种状况：在低于设定的爆破压力下，爆破片提前爆破；在超过设定的爆破压力时，爆破片未爆破；在设定的爆破压力下，爆破片爆破，但膜片开裂形态未到达要求。无论消灭哪种失效状况，均为压力容器安全运行带来的隐患。因此，争论爆破片失效影响因素，对完善超压泄放理论及技术，补充现有法规、标准具有重要意义。木文分析爆破片失效影响因素，并给出失效案例，以为合理使用爆破片供给参考。2爆破片失效影响因素及案例设计爆破压力或操作压力不当在确定爆破片设计爆破压力时，往往参考容器的设计压力。实际上，操作压力也是确定爆破片设计爆破压力的主要参数。操作压力0w与爆破片最小爆破压力Amin〔该值可用于确定设计爆破压力〕之比称为操作比，表示操作压力距离设计爆破压力的幅度。操作比对爆破片疲乏性能影响显著。相关标准如GB567-2023等均给出了不同类型爆破片的最大允许操作比，如表1。假设实际操作比大于允许操作比，则爆破片耐长期性将大幅度降低，爆破片寿命越短，越简洁在远低于设计爆破压力下提前爆破失效。1GB567-2023⑶规定的操作比数值爆破片形式爆破片形式载荷性质最小爆破压力Pbminmin操作比Pw∕Pb正拱一般形静载荷“43Pw<70%正拱开缝〔带槽〕形静载荷“25Pvv<80%正拱形脉冲载荷反拱形静载荷、脉冲载荷>1.7Pw>1.1Pw≤60%<90%平板形静载荷≥2.0Pw<50%石墨爆破片 静载荷 “25Pw <80%Pbmin——最小爆破压力，MPaPw——工作压力，MPa；调研觉察，人们在开展爆破片设计及使用时，往往存在多个误区，认为“爆破压力离操作压力近点好，容器会更安全”，或者“设计压力与操作压力越近越好，容器省材料“，更有甚者认为“只要不超过爆破片的设计爆破压力，可以适当提高容器的操作压力这些状况均可能导致操作比过大，引起爆破片低压爆破失效。例如，某单位一化工设备上设置LF250012-20的正拱开缝形爆破片，其允许爆破压力0∙105MPa~0.135MPa,900.1MPa时提前爆破。经查,8%,1(a)。该起失效即为操作比过高引起的爆破片低压疲乏失效，其裂开形貌具有典型疲乏特征，如图1(b)、(c)所08MPa02MPa(a) 工作压力曲线 (b) 失效裂开形貌 ⑹正常裂开形貌1某单位爆破片失效案例因操作比过高引起的爆破片低压疲乏失效案例很多：某单位承受的 LP10-90-22爆破片,操作压力到达爆破压力约 80%,超过了这种形式爆破片的允许操作比，爆破片提前爆破；某单位在液压泵出口设置型号LC50∙L034-50的爆破片，但在使用中压力消灭波动，导致操作压力上升，爆破片消灭屡次提前爆破等。设计爆破温度或操作温度不当爆破片膜片为金属材料，必定有金属特性，即温度上升，强度降低。因此，设定爆破片的爆破压力，必定要对应爆破温度。假设爆破温度或操作问题不当，导致爆破片爆破压力下降,或者操作压力提高，从而增加了操作比，则简洁引起爆破片失效。例如，某单位低温气瓶所用反拱带槽爆破片，原设计爆破温度为常温。在夏天使用时出现多例提前爆破事故。分析觉察，该单位所在地区夏天温度可达 35C,瓶身温度接近50℃。在此温度下，爆破片爆破压力降低，介质温度上升，导致操作比大幅提高，引起提前爆破。,再如，某单位电器开关设备早期所用反拱带槽爆破片 YCH100-0.8-60,考虑了夏天时的温度，将设计爆破温度定义为 60℃。但考虑操作比时，仍以20℃时的介质压力计算。夏天时也消灭了提前爆破的案例。分析觉察，当温度变为 60C时，介质压力增加了1.14倍，且该开关设备存在频繁脉动压力，导致操作比大幅提高，爆破片提前爆破。内部介质腐蚀虽然标准如GB567-2023⑶已明确指出爆破片材料要选择不会被介质腐蚀的材料，但在实际执行时，用户可能对介质腐蚀性了解不多，特别对介质中的微量介质不了解，存在因无视某些因素导致的爆破片材料选择不适宜的状况。例如，某公司PVC反响釜，承受LC300/.732-80的爆破片，材料为Ni201°但使用6-8个月时，频繁低压爆破。分析觉察，该公司物料中含有一些对银材有腐蚀的中和剂碳酸氢钱,使爆破片根部及槽腐蚀严峻，降低了爆破片爆破压力。后将爆破片材料改为316L,未再消灭提前爆破案例。再如，某工程氧化复原车间过滤器系统介质为含醋酸固体颗粒浆料，最初选用的爆破片材料为Inconel6,爆破片在使用不到1个月即频繁低压爆破。分析觉察醋酸对 Inconel6316L及钛材，解决了此问题。一般来说，常用的爆破片材料如 316L.Inconel600等具有确定的耐腐蚀性。但工业介质种类繁多，使用工况苛刻，简洁引起意外腐蚀 (如应力腐蚀等)，因此，在选择爆破片材料时，必需充分分析爆破片可能接触的介质及其温度参数，合理、牢靠选择材料。外部环境腐蚀工业上存在因环境腐蚀导致的爆破片失效案例。带有酸性的雨水在泄压侧积存，随着水分的蒸发，酸性组分渐渐累积，浓度不断提高，对槽形爆破片开槽根部区域产生腐蚀，会造成爆破片爆破压力下降或者直接泄漏。夹持力缺乏或不均匀爆破片夹持力对爆破压力和开裂形态影响显著“L夹持力缺乏或不均匀时，可能造成2所示。正拱带槽型爆破片抽出正拱开缝型爆破片抽出 I正拱带槽型爆破片抽出正拱开缝型爆破片抽出 I 即使爆破片未脱落或抽出，因爆破片周边不能保证有效刚性约束，将导致爆破片爆破压力降低，爆破后开裂形态不合格，甚至引起爆破片耐疲乏性降低。选择YC102-1.15-20爆破片开展试验争论，其材质为 Ni201,爆破温度为20C。螺栓为6根，规格为M14x2.表2、图3为试验争论得到的不同加持扭矩下该爆破片的爆破压力及开裂形貌。可见，随夹持力增加，爆破压力增加。过小的加持扭矩将导致开裂形态差。2爆破压力及爆破片开度试验结果加持扭矩爆破压力∕MPa爆破片开度80.801/4开150.96全开201.10全开301.14全开8N.m15N.m20N.m30N.m8N.m15N.m20N.m30N.m引起爆破片夹持力缺乏或不均匀的缘由有很多，常见有如下几项：扭矩施加缘由：包括未按要求扭矩值施加扭矩、未使用扭矩扳手施加扭矩、未按规定的加载方案施加扭矩等；垫片缘由：爆破片装置与法兰之间使用软性垫片等；空间缘由：例如安装空间受限，不能有效使用扭矩扳手施加要求扭矩〔如图4a〕、爆破片泄压侧串联安全阀，法兰与螺栓顶到阀体〔4b〕等。其他缘由：例如，爆破片装置进出口法兰不平行，或者爆破片泄压侧串联安全阀或长泄放管引起的管线法兰密封而承载不均匀等。4因空间缘由导致夹持力缺乏的案例爆破片磕碰或损伤磕碰、损伤对反拱形爆破片性能的影响最为明显。反拱爆破片在储存、搬运、安装和使用过程中患病磕碰或损伤后，爆破压力或耐疲乏性能会降低，降低状况依损伤位置及损伤程度而不同。全阀阀体〔a〕安装空间受 〔b〕爆破片螺栓顶到安全阀阀体4片材质为Ni201YC102/.片20爆破片开展了模拟损伤试验争论。4片爆破片如5所示。1号、2号为模拟扳手、螺栓等物体掉落砸伤爆破片；3号、4号为模拟产品未拿住掉到地面损伤。各爆破片损伤模拟方法如下：号：尖硬物敲击拱面中心，变形严峻，损伤大；号：尖硬物敲击拱面中心，变形小，损伤小；号：提高至1.5米自由落地，顶部损伤；号：提高至1.5米自由落地，侧面损伤，变平。5试验用反拱爆破片四片爆破片的试验结果及开裂形貌分别如表3、图6所示。可见，损伤爆破片对爆破压力降幅以及开裂形态的影响很大，当在爆破片安装时，假设觉察损伤，必需更换爆破片。3损伤爆破片试验结果编号损伤程度爆破压力∕MPa爆破压力降幅开裂形态1损伤大0.6840.4%未开2略有损伤0.9417.5%全开3顶部损伤0.7236.8%未开4底部损伤1.010%全开图6图6损伤爆破片开裂形貌爆破片必需安装在与其配套的夹持器或法兰中，并且爆破片装置泄压侧的法兰口径必需不小于爆破片的公称直径，否则会阻碍爆破片翻开泄放通道，无法满足爆破片的泄放要求。例如，某企业一容器承受反拱带槽形爆破片，但泄压侧法兰内径小于爆破片泄放口径，正常开裂形貌法兰阻碍爆破片翻开时的开裂形貌如图7所示，则爆破片翻转时遇到泄压侧法兰的阻挡，严峻影响了爆破片的开裂状态。正常开裂形貌法兰阻碍爆破片翻开时的开裂形貌7泄压侧法兰内径小于爆破片泄放口径案例爆破片泄压侧防护不当爆破片在安装后，应在泄压侧进展适当防护。假设没有设置防护或防护设置不当，可能造成爆破片患病冰雹、飞石等损伤，显著降低爆破压力。例如，反拱爆破片凹面可能积存水、灰土、杂物等。假设爆破片凹面的积存物到达确定量，反拱爆破片无法翻开。另外，在我国北方地区，冬季冰冻常导致爆破片泄压侧积水后结冰，假设容器内温度较高 ,泄压侧积水便会沿上外表先结冰封冻，随后当内部积水进一步结冰时，就会产生向下的膨胀力。由于爆破片厚度较薄，而且局部爆破片拱面还有压痕，所以爆破片拱面就极有可