爆破片的選用及注意事項摘要

爆破片的選用及注意事項總概述爆破片與其連用的爆破片裝置是一種安全壓力泄放裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作快速的特點，在壓力升高速度很快的情況下，尤其是當發(fā)生爆炸或伴隨有爆震的放熱反應時，爆破片裝置的動作速度比安全閥快得多?？稍趬毫θ萜骰蚬艿赖葔毫ν蝗簧叩形匆鸨ㄇ跋刃斜?，將高壓介質(zhì)排除管道或壓力容器，從而達到防止管道或壓力容器因為壓力過大而爆炸的目的。與安全閥相比，爆破片裝置類型較多，如果選用不當或不能正確使用，設備的安全和正常操作就難以保證。例如，盛裝腐蝕性介質(zhì)的容器上，如果使用一般的普通型爆破片裝置，爆破片強度會因受到介質(zhì)的腐蝕作用而下降，從而造成在未達到設計爆破壓力時就爆破泄壓而造成不必要的損失和破壞。主要由爆破片、夾持器、真空托架等零件裝配而成。世界上第一個爆破片是由美國的一家公司在1931年生產(chǎn)的。隨著時間的推移各種爆破片應運而生，后來發(fā)展到爆破片可以與安全閥配合使用，或并聯(lián)，或串聯(lián)。目前世界上爆破片已經(jīng)發(fā)展到十幾個系列，型號不同，結(jié)構(gòu)不同，有正拱型，反拱型等，其直徑也有從幾毫米的螺釘型到十幾米的巨型爆破片不等，而爆破壓力也從幾個毫米水柱壓力到幾噸不等，應用的溫度范圍從-200?550°C不等，爆破片的材料也有鋁、銅、不銹鋼、鎳合金、碳鋼、石墨及各種特殊材料等。根據(jù)不同生產(chǎn)方面的需要，爆破片在材料的組成和性能上也有著比較大的差異。目前，爆破片在幾乎各個行業(yè)均有廣泛的應用。如在化工、煉油、核電站、醫(yī)藥、食品、航空航天、鉆探、爆破、運輸?shù)戎匾I域均可以見到爆破片的身影。尤其在核電站，化工流程、危險液、氣的運輸?shù)雀呶Ｐ袠I(yè)更凸顯其重要作用。因此，正確選擇、使用爆破片裝置對保證設備安全和正常生產(chǎn)是非常重要的。爆破片的結(jié)構(gòu)型式及其特點爆破片的結(jié)構(gòu)型式相對來說比較多，若按照材質(zhì)可以分成金屬爆破片和非金屬爆破片兩大類。若按爆破片的型式來分，則可分為:正拱型爆破片、開縫正拱型爆破片、平板型爆破片、反拱型爆破片以及石墨爆破片五種不同的基本類型。正拱型和開縫正拱型金屬爆破片：該類爆破片主要由延性金屬加工制成。其共同的特點是凸起面均朝向泄壓一側(cè)，按其結(jié)構(gòu)型式又可分為正拱普通型爆破片、正拱刻槽型爆破片和開縫正拱型爆破片幾種類型。正拱普通型爆破片適合于通徑為300mm以下的各種中壓、高壓及超高壓的氣、液介質(zhì)；最高工作壓力為爆破壓力的70%但爆破有碎片，其后不宜串接安全閥（見圖1）。正拱刻槽型爆破片適合于通徑為10?300mm的中、高壓氣、液介質(zhì)，最高工作壓力為爆破壓力的80%，且無碎片，以上兩種型式都有相應的夾持器匹配安裝。開縫正拱型爆破片適合于通徑為800mm以下的各種中低壓的氣、液介質(zhì)，最高工作壓力為爆破壓力的80%，也有夾持器與其匹配。反拱型金屬爆破片：其共同的特點是凹而朝向泄壓一側(cè)，當系統(tǒng)超壓時，爆破片首先失穩(wěn)反轉(zhuǎn)，破壞形式可由刀刃將爆破片切破、自破或脫落泄壓三種。其型式又可分為反拱刀架型、反拱腭齒型及反拱刻槽型三種類型。反拱型爆破片的優(yōu)點為：（1）剛性好，能夠承受背壓，但在相同規(guī)格相同爆破壓力條件下，反拱型比正拱普通型爆破片厚很多，特別適合中、低壓氣態(tài)的工作狀況。（2）抗疲勞性能好，反拱型爆破片工作時只受壓力作用，不受拉力，失穩(wěn)反轉(zhuǎn)前幾乎沒有永久變形，不僅工作壓力高達爆破壓力的90%,而且可以承受交變循環(huán)應力，其壽命比正拱型金屬爆破片高10倍以上。石墨爆破片：一種可以同時承受拉伸與剪切力作用的非金屬爆破片。由于其非金屬特性以及石墨的本身材料結(jié)構(gòu)特性，適合于強度低、小口徑、低壓力、強腐蝕系統(tǒng)的安全泄壓裝置。因此在化工等有強腐蝕行業(yè)有著較為廣泛的應用。爆破片裝置的選用很容易想到，爆破片具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏可靠、經(jīng)濟、幾乎無泄漏，反應時間迅速、動作時間短等優(yōu)點。查相關資料可知，滿足下列工況時應優(yōu)先選用爆破片：存在爆炸及異常反應而使壓力瞬間急劇上升的場合。（這種場合安全閥由于動作慣性而無法滿足泄放迅速的要求）；當泄放介質(zhì)為粉料、粘狀、強腐蝕性介質(zhì)時，由于其特殊的介質(zhì)性質(zhì)，若使用安全閥其制造價格很高；介質(zhì)為貴重或有劇毒，在工作過程中不允許有任何泄漏的場合（此時可以考慮爆破片與安全閥串聯(lián)使用）；工作壓力很高或很低時，由于安全閥的制造比較困難，可以首選爆破片。但由于爆破片材料的蠕變性，以及其更換過程比較復雜，爆破片不適用于溫度波動較大或經(jīng)常超壓的場合。在爆破片選用方面，首先應當根據(jù)工藝介質(zhì)的特性、工藝條件及載荷方式等方面因素，正確選用合適的爆破片型式。在介質(zhì)方而，首先要考慮所使用的介質(zhì)對膜片材料沒有腐蝕作用。由于爆破片一般很薄，稍有腐蝕，就會使爆破片的爆破壓力發(fā)生變化。統(tǒng)計表明，爆破事故中約有30%是由爆破片被腐蝕造成的。因此，一般情況，生產(chǎn)廠家會在出廠前在爆破片上涂蓋覆層或聚四氟乙烯等內(nèi)腐蝕性的材料（襯里）進行保護。另外，在腐蝕性極強的環(huán)境中，盡可能使用石墨爆破片。但當考慮到介質(zhì)的溫度及膜片金屬在高溫下所產(chǎn)生的蠕變，有可能致使膜片在低于爆破壓力時便會破裂，所選用爆破片的最高許用溫度，應不低于實際使用溫度的金屬材料制造的膜片。另外，當系統(tǒng)為脈動壓力或循環(huán)壓力時，考慮到交變力對正拱型爆破片產(chǎn)生的疲勞破壞，會縮短爆破片的使用壽命，對該系統(tǒng)來說，最好選用反拱型爆破片裝置。例如：再有交變應力作用時，用316類不銹鋼正拱型普通爆破片，在工作壓力為標定爆破壓力的70%靜壓下工作，從理論上講，可以工作10年以上，但用0?70%的標定爆破壓力進行交變循環(huán)試驗，最多9000次即失效；如改用反拱型爆破片，抗脈動壓力和交變循環(huán)壓力高達10萬次?？傊谶x用爆破片前，應當首先分析被保護設備的實際工況以及介質(zhì)的各種性能，合理選用爆破片的類型及材料。爆破片的布置與安裝通常爆破片可單獨使用，也可與安全閥組合使用。爆破片單獨使用時，通常有二種形式:單個、并聯(lián)或串聯(lián)使用，此時，爆破片起主要的安全作用。二種布置形式可根據(jù)生產(chǎn)需要來正確設置。近年來，爆破片與安全閥組合使用更加顯得突出。美國機械工程師學會（ASME）、美國石油學會（API）制定的標準RP520和國際標準IS06718均推薦在安全閥的入口或出口安裝爆破片裝置。爆破片裝置在與安全閥聯(lián)合使用時具有如下優(yōu)點：裝置完全無泄漏；爆破片的使用隔離了腐蝕介質(zhì)，從而使安全閥的壽命及安全閥的檢修周期均得以延長，進而減少了工廠的檢修費用，提高了設備的利用率；可使用廉價的材料作安全閥的閥芯，從而降低了安全閥的材料費用。爆破片安裝在安全閥入口為了避免爆破片的破裂而損失大量工藝物料，在安全閥不能直接使用的場合（如物料有強腐蝕性、嚴禁泄漏等條件），一般在安全閥的入口處安裝爆破片。其主要目的是最大限度減少可能由于安全閥的泄漏造成有價值、有毒或有危害的物質(zhì)流失。當爆破片安裝在安全閥入口時，必須在爆破片和安全閥之間設置壓力表和放氣閥（見下圖），圖.1這是由于如果爆破片安裝不當或別的原因，也有泄漏的可能，密切監(jiān)測安全閥和爆破片之間的壓力是很有必要的。另外，通過爆破片密封壓力系統(tǒng)，將安全閥與介質(zhì)隔開，避免安全閥受介質(zhì)腐蝕，這樣既可防止安全閥泄漏，又可保證安全閥的正常操作。但同時要注意，所選用的爆破片必須是非破碎型的，否則，當爆破片破裂時，會影響安全閥的動作。此時，爆破片的標定爆破壓力與安全閥的設定壓力相同。爆破片的公稱直徑必須等于或大于安全閥的入口管徑，以保持足夠的流通能力和閥的特性。由于使用了爆破片，使得安全閥的泄放能力降低了20%爆破片安裝在安全閥出曰這樣的布置可使安全閥在爆破片破裂之前不受爆破片后而泄放總管內(nèi)或其它外部背壓的影響，防止泄放總管中腐蝕介質(zhì)對安全閥的侵蝕和安全閥的蠕變，又可延長爆破片的壽命。同時，也可防止有害或可燃物質(zhì)從安全閥的出曰泄漏到大氣中（如下圖）爆破片的這種安裝形式，有可能對安全閥的安裝及泄放能力造成影響，因此，特別要注意所選的爆破片，其爆破后的凈而積必須具有能通過安全閥的額定排量的能力，同時被保護的設備介質(zhì)還必須是非粘性或不容易結(jié)渣的物料。爆破片與安全閥并聯(lián)使用為了防止在異常情況下被保護的壓力容器內(nèi)壓的迅速上升，或增加在火災情況下的泄放而積，安裝一個或幾個爆破片與安全閥并聯(lián)使用。此時，爆破片的標定爆破壓力略高于安全閥的設定壓力，且不得大于容器的設計壓力（圖4,的。除了以上所述外，在安裝爆破片時，還必須注意爆破片出入口管道的安裝連接。首先要考慮介質(zhì)能夠排放到安全區(qū)域或密閉回收系統(tǒng);其次當系統(tǒng)為可燃氣體時，還應采取措施防n介質(zhì)在管道中產(chǎn)生燃燒，而使系統(tǒng)壓力升高，發(fā)生爆炸的危險。當然，在安裝爆破片前，還應檢查爆破片是否清潔，有無破損、銹蝕、氣泡以及加渣等現(xiàn)象產(chǎn)生｝2］?？傊?，爆破片的使用者和生產(chǎn)者應隨時掌握爆破片技術(shù)的最新發(fā)展狀況，熟知不同種類爆破片的使用場合，合理計算爆破片的起爆壓力，綜合按照上述的爆破片的使用安裝操作，在不同場合能正確合理地選用和安裝爆破片，這樣定會有效地避免因超壓爆炸或有害物質(zhì)泄漏等，引起的危險事故的發(fā)生。爆破片常用材料的性能及特點由于安裝爆破片的化工設備或容器，往往在高溫、高壓長期連續(xù)工作或有脈動用循環(huán)壓力作用的情況下工作，再或者是與爆破片接觸的介質(zhì)有強的腐蝕性，這就需要在選用爆破片的時候要充分考慮到材料本身的一些力學及化學特性，不僅要求爆破片有合理的力學結(jié)構(gòu)，準確的參數(shù)以及較高的抗疲勞特性，還要求爆破片有很好的耐腐蝕性、抗高溫蠕變、長時間的組織穩(wěn)定性以及機械加工特性。現(xiàn)在爆破片的制作材料既有金屬材料（包括純金屬和合金）又有非金屬材料，品種和牌號繁多，有些設計者或使用者對材料的性能的了解程度很淺，導致了在材料的選擇時有很大的盲目性。而這里對元爆破片的材料的分析就體現(xiàn)出其本來的而價值了。只有明確了各種材料的使用特點和使用條件，設計和使用人員才能在應用中選擇合適的爆破片從而增加了過程中的安全性，將危險系數(shù)降低。1.鋁GB567-89拱形金屬爆破片技術(shù)條件》（以下簡稱GB567-89）和GB150-89鋼制壓力容器》（以下簡稱GB150-89），都規(guī)定鋁制爆破片的最高適用溫度為100O°C,GB150-89同時規(guī)定其材料牌號為L2、L3和L4。它們均為工業(yè)純鋁，其含鋁量（w%）分別為99.6、99.5和99.3以上，其中所含雜質(zhì)主要為Fe、Si及Cu等元素。雜質(zhì)Fe和Si的作用雖使純鋁的強度略有提高，但塑性變差，因此在變形時易于開裂，耐蝕性也降低。了解鋁的耐蝕特點對鋁制爆破片的安全使用及管理具有重要意義。純鋁化學性質(zhì)很活潑，當標準電極電位為-1.67V時，在空氣中易形成致密的Al2°3薄膜。經(jīng)鈍化的純鋁在大氣、水及pH為4.5?8.5的溶液和其它氧化環(huán)境中，具有良好的耐蝕性。但在堿中并不耐蝕且會發(fā)生全而腐蝕。在稀酸中呈點蝕。在含F(xiàn)-和Cl-等陰離子的中性鹽溶液中，易產(chǎn)生點蝕。當溶液中含有F況,N2+及Cu2+等電位較正的金屬離子時，則會加速鋁的腐蝕，特別是加速了點蝕。鋁是廉價金屬，其耐蝕性主要依靠其表而生成的薄而致密的氧化膜，對厚度很薄的爆破片來說，保護鋁表面不受腐蝕，有其十分重要的意義。在某些情況下鋁是十分容易腐蝕的，如將鋁制爆破片直接（或靠近）放置于新制備的混凝上表而上，由于砂漿呈堿性，從地而蒸發(fā)的水蒸汽冷凝后也呈堿性，此時爆破片就很容易會被腐蝕；再如鋁制爆破片一般用碳鋼或不銹鋼夾持器夾持，鋁與金屬直接接觸，此時若接觸點有電解液存在，就可能發(fā)生雙金屬腐蝕。另外，雖然鋁在水中耐蝕，但如果水積存在成堆薄板或成卷箔帶中間，則會發(fā)生縫隙腐蝕。凡此種種，均應當引起足夠重視。由于鋁中含有銅、鋅、硅、鎂等元素，使鋁合金具有時效現(xiàn)象。時效導致材料強度較大幅度的變化，而爆破片性能要求其材料強度能長時期穩(wěn)定。鑒于此，含合金元素較多的防銹鋁、硬鋁及超硬鋁等鋁合金，應嚴禁在爆破片中使用。另外，A-Mg合金若處理不當則會沉淀析出M2Al3，使合金對晶間腐蝕和應力腐蝕變得敏感，因此，即是防銹鋁也不適用于制作爆破片。銅在GB150-89中，純銅牌號為T2(Cu(W%)>99.9)和T4(Cu)(W%)>99.5),最高使用溫度為200°C，鈍銅中存在的雜質(zhì)會引起銅的熱脆和冷脆。如只要存在微量鉛或鉻，就能引起銅的熱脆，而微量鉻的存在還會導致冷脆。因此鈍銅中應把鉛限制在Pb(W%)=0.005?0.050，鉻的極限含量Bi(W%)才0.002。銅中微量氧不僅使銅產(chǎn)生冷脆，還會引起銅丑2,CO和CH4等還原性氣氛中退火而產(chǎn)生“氫病”。此時，氫會在高溫下滲入銅中并與Cu20作用產(chǎn)生高壓水蒸汽，使銅破裂。曾有文獻介紹，銅在200C的氫氣中經(jīng)1.5年而破裂。T2含氧O2(W%)=0.06,T4含氧O2(W%)=0.10。在高溫還原性氣氛中加工或使用，均有可能產(chǎn)生氫病”。所以在還原性氣氛中應盡量避免使用銅制爆破片。銅與大氣和水等作用而生成難溶于水并與基底金屬緊密結(jié)合的堿性硫酸銅和碳酸銅薄膜，可防止銅被繼續(xù)腐蝕。銅具有高的正電位，Cu+及Cu2+離子化時，其標準電極電位分別為+0.522V及+0.345V。因此，銅在水溶液中不能置換氫，在非氧性酸、堿及鹽的溶液環(huán)境中，在多種有機酸和非氧化性的有機化學介質(zhì)中，均有良好的耐蝕性。但銅的鈍化能力小，氧、氧化劑、硝酸及其他氧化性的酸和通入氧或空氣的酸、鹽溶液，都易使銅產(chǎn)生氧去極化腐蝕。銅表而的堿性化合物也在氧的作用下首先生成一價銅鹽，繼而氧化成二價銅鹽構(gòu)成Cu2+離子，進入溶液使銅腐蝕。氨、氯化銨、氰化物、汞鹽的水溶液和溫潤的鹵素元素等也會引起銅嚴重腐蝕。使用銅制爆破片時，還應注意銅的各向異性。純銅經(jīng)壓力加工時，因加工率較大而出現(xiàn)變形織構(gòu)，再結(jié)晶退火時又出現(xiàn)再結(jié)晶織構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)使銅在各個方向上的物理、化學及力學性能不一致，因而導致爆破片的質(zhì)量均勻性受到影響。鎳GB150-89中規(guī)定爆破片用的純鎳牌號為N4、N6和N7，最高使用溫度為400C。N4、N6和N7對應的最低含鎳量(W%)分別為99.9、99.5和99.3,對其影響最大的雜質(zhì)成分為硫，當冷加工的鎳在含硫量S(W%)>0.009時，溫度為450?600C范圍退火后，材料將產(chǎn)生冷脆性;當含硫量S(W%)>0.002時，在700C以上溫度條件下退火后鎳材將變脆。鎳的標準電極電位為-0.25V，有顯著的鈍化險能，因此具有較好的耐蝕性能。耐熱堿液、中性及微酸性的非氧化性酸、有機酸及有機溶劑、干燥鹵素、氧化氮、二氧化硫和氨氣等的腐蝕。在室溫下與Ni不起作用，但在潮濕情況下，則使Ni的腐蝕速度顯著增加。純鎳耐還原性酸的腐蝕能力不佳，特別是在含有氧及氧化劑的情況下會加速其腐蝕。在還原性酸中，若含有Fe"、Cu2+等氧化性離子也將加速其腐蝕。純鎳不耐硫化物腐蝕，且在耐氧化性酸和抗高溫氧化性能方而存在著較嚴重的缺點。純鎳的力學性能較低，接近于低碳鋼的力學性能，高溫力學性能也較低，特別是當其低于400C時即有蠕變現(xiàn)象發(fā)生。表1列出了不同狀態(tài)下的N6在低于400C時的蠕變極限值。表1N6在不同狀態(tài).下的蠕變理限材料及狀態(tài)物匚4Tii'1iv部昵火%。140Nil電％]=9凱8習M&冷■檢40部37ft2S73IS—(II-II?Di,'m4的退火例91S2SC[隊成1-(1.M,163.頃 U 42 表2幾種不銹鋼材料的耐蝕特點及室溫下對不同介質(zhì)的耐蝕能力牌號sm和/或點燭晶聞腐蝕應力炳獨神刷福蝕普超永工業(yè)火氣中件或藏海通海洋氣機■m孺大誓散有機物S04Hinb￡hhmmAh304L具hHiinb11hHlHlMII316btujFbhbhbbIj3161.hbniAbhhghbhirnLii場1，吾!.bmirnV!.UTnilL■hLLHF11mrrnE;h 好.g *1，等?好.jin 'I1等,11 差.日 差f中等□表3幾種不銹鋼材料在不同介質(zhì)中的抗高溫氧化性能牌號空氣蒸汽COzCOso：NIL鹵霰304minmPg$hVUJ.iininIDIKh共316IlhbgkkbII3161.mhbIhkhII321minm我pAh貧U7■ii] ii 1.■1/■■■■：.-好勇- 小部.由2表中數(shù)據(jù)可見，退火和冷拔后的純鎳分別在320°C和370°C時即發(fā)生蠕變，發(fā)生蠕變的溫度都低于GB150-89規(guī)定的純鎳使用溫度(400C)。火狀態(tài)的純鎳在400C條件下，短時抗拉強度在350MPa左右，而蠕變極限遠低于該數(shù)值。爆破片的工作特性確定了膜片在設備工作壓力下其應力水平很高，蠕變可導致材料在應力較小的情況下產(chǎn)生塑性變形，最終變形失控使材料破裂。爆破片若發(fā)生蠕變，將導致爆破片在低于設定壓力下破壞，使爆破片的工作特性受到嚴重影響，對此應予以足夠的重視。奧氏體不銹鋼GB150-89和GB567-89都未對用于爆破片的不銹鋼牌號作具體規(guī)定，僅規(guī)定其最高使用溫度為400C爆破片常用不銹鋼牌號有：1Cr19Ni9(304)、OOCr19Ni11(304L)、0Cr17Ni12Mo2(316)、00Cr17Ni14Mo2(316L)、1Cr18Ni9Ti(321)及1Cr18Ni11Nb(347)等。表2對上述不銹鋼材料耐蝕特點及室溫下對不同介質(zhì)的耐腐蝕能力進行了比較。表3是上述兒種材料在不同介質(zhì)中抗高溫氧化性能的比較。由上述比較可見，鉻鎳量較高目_含鑰的316L比304不銹鋼具有更好的抗點蝕和抗化學腐蝕能力；316L由于含碳量更低，因此抗晶間腐蝕性能更好。18-8型不銹鋼具有較高的高溫強度，作為耐熱鋼，使用溫度一般不超過600C。但作為爆破片用的耐蝕鋼，其使用溫度還需考慮組織穩(wěn)定性及組織變化對材料性能的影響。由于奧氏體不銹鋼中提高其耐蝕性能的元素鉻過飽和而固溶于奧氏體相中，這種過飽和固溶體是不穩(wěn)定的，當加熱到400?850C時，碳化物優(yōu)先在晶界沉淀析出，導致材料發(fā)生晶間腐蝕的傾向性增大，因此用奧氏體不銹鋼制作的爆破片不宜于在溫度超過4000C的情況下長期使用。18-8型不銹鋼另一個需注意的問題是，其奧氏體相是亞穩(wěn)定的，在低溫下，特別是形變過程中會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，其形變溫度和形變量的不同都會影響馬氏體的轉(zhuǎn)變量，從而影響材料的性能。爆破片不僅在預拱過程中產(chǎn)生大變形，而且爆破過程中也會產(chǎn)生大變形，因此，研究18-8型不銹鋼形變過程中的組織與性能的變化關系及其對爆破片性能的影響，既對設計制造者有益，也對使用者有益。鎳基合金在鎳基合金中，銅與鎳組成的蒙乃爾(Monel)合金在還原性條件下比鎳更耐腐蝕，而在氧化性條件下比銅更耐腐蝕。在鎳中添加鉻可以提高在氧化性條件下材料的耐蝕性，添加鑰可以改善鎳在還原性條件下的耐蝕性，其改善程度隨含鑰量增加而增加。僅含鉬的鎳合金在酸中表現(xiàn)為活化態(tài)而不是鈍化態(tài)，因此它們在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性能不好，而把鉻加入到這種合金中，可提高材料在氧化性介質(zhì)和還原性介質(zhì)中的耐蝕性。根據(jù)合金元素不同而劃分的鎳基合金，國內(nèi)外的牌號列于表4中。表4常用尊基合金牌號合金;覽刑牌一吧國由蔑!，：『Mnn^l400MCn-28-]. 81MuiirlK-500fti68Uli28AlIn'i^nslMIOOCrl5Ni75l>Ni-Crj1 601{JCr23M63Lel4Al1lInconelX-750（）CrMNi7（）fri3AINbPJ：_Lf..I『1laalelloyIt0Mo28Ni65VLUJ-MJIHaalelloylb（X）3Ic2&Ni68Huslellnv<：Ni-Cr-MJ[HastelhyC-276（）0CrL5Ni6OMol&W4J| 1in*rmhI625JLr22Ni60Mn9Nh4GB150-89和GB567-89規(guī)定的鎳基合金有蒙乃爾和因科鎳，其最高使用溫度分別為430r和480°C。就目前看，表4所列合金類型在爆破片上皆有所應用，因此，有必要清楚地了解各種鎳基合金的特性。表5 鎳基合金的耐蝕能力比較耐蝕特點常溫耐蝕能力ffi溫耐蝕能力材料牌號點腐蝕晶同腐蝕應力腐蝕沖刷腐蝕工業(yè)氣氛中性或堿性鹽堿海水或海洋氣氛無機鹽鹽或鹵素鹽大多數(shù)有機物空氣蒸汽COCOHNH3鹵素鎳200gnmnmbbmmggnnnbnnb蒙乃爾4000gnmmgbgggmmnsnmnns因科鎳600gsmsbbbsmsmbbbbmbbS科?X—57gsbgbbbsmsbbbbbmbb哈氏B-2bbbbbbbbbbbmmmbbbb哈氏B-276bbbbbbbbbbbbbbbbbb因科鎳625bgbmbbbmggbbbbbgbb注：1.鎳200含Ni(W%)>99.00;2.b~g,g-中等~好，m—中等，_差~中等，n-差。表5中為幾種常用鎳基合金耐蝕能力的比較。其中哈氏B-2合金幾乎對各種類型介質(zhì)均具有最優(yōu)異的耐蝕性能。因科鎳合金是為抗高溫氧化介質(zhì)而發(fā)展起來的，但它不耐點蝕且產(chǎn)生晶間腐蝕；哈氏B不耐硝酸等氧化酸，且與因科鎳相似，經(jīng)500?700°C熱處理會產(chǎn)生晶間腐蝕；哈氏C由于含有鉻，在室溫下抗強氧化性介質(zhì)腐蝕的能力提高，但當溫度高于65C時，腐蝕速度增大，并在加熱到700?800C后產(chǎn)生晶間腐蝕;蒙乃爾400對氯化劑、硫酸等許多其他酸以及兒乎全部堿顯小了高度耐腐蝕能力，而且在還原性介質(zhì)中也比鎳耐蝕，在氧化性介質(zhì)中比銅耐蝕，但與純鎳一樣存在硫腐蝕，在硫化物中的使用溫度降低，在液態(tài)硫、蒸汽和H2s等還原性硫及硫化物環(huán)境中，其使用溫度應低于320C；在5。2等氧化性硫化物中的使用溫度應低于370C；蒙乃爾合金在熱軋狀態(tài)下，溫度達到371C時已經(jīng)蠕變，冷拔退火或20%冷拔并經(jīng)應力消除處理后，在399C時發(fā)生蠕變，其值均低于GB150-89和GB567-89規(guī)定的蒙乃爾合金的最高使用溫度430C。6塑料膜開縫和特殊腐蝕情況下用塑料膜來實現(xiàn)爆破片的密封和防比介質(zhì)腐蝕。常用塑料膜的性能見表6。對爆破片使用的塑料膜，除要求耐蝕性良好外，還需具備較好的抗老化性、抗氧化性及熱穩(wěn)定性。聚乙烯、聚丙烯及聚氯乙烯由于難以滿足這些性能要求，所以，較少應用于爆破片上，只在特殊情況下應用。爆破片中常用的塑料膜有聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯，在GB150-89中規(guī)定，使用這兩種保護膜的爆破片，最高使用溫度分別為260C和200C。rpats.tj-c帖 前 M 占島富悅*匕狄1-1升二nfa悄x困功”.ih和1m典ftif.Jr4?岫照既fit■故新K?ji.1偵W1，?隊f彼；UftPLSffl,雷也Fir世咨建好；81世化性費做差,特劇匿斷粗化陽川性房-1J-120rAl陵.M.站:-二供成我3的腐填-淳RflRL菽.納演歐?IH類-曜炭-Bft-圳廠偷蟬釜址芳戒馬時它韋牌恒1(：相一趨檢定性堤差，ftX.匹及機作明郊重化障胡卅全周任.的一EF”昔溫口口及昔沫璉urn舛.叮n府節(jié)化孝弁賦.，母理囚藏乙祝-m-w.姑昧船王鬻.的11畦：耳有M異的*塊性'有崖附化學改定恤亞鼻看好桐U火二■甘性恒蝦,?理四耳工■域mitt妹岑戔性在!t■琨下比隼同案蝦rii在若混/fK，?uiw::*'?uh..ftif:-聯(lián),?、/.V11.聚四氟乙烯使用溫度較高，但在高溫下承受應力的作用會產(chǎn)生變形，溫度越高變形越大。其蠕變隨結(jié)晶度而異，結(jié)晶度在55%?80%時蠕變量不大，結(jié)晶度低于55%或高于80%則蠕變量大增。蠕變的結(jié)果使塑料膜在孔、縫處變形而被割破，于是喪失其保護和密封作用，爆破片因此而失效。這里要指出，就室溫下的抗蠕變性能而言，聚全氟乙丙烯比聚四氟乙烯要好，但在高溫下卻不及聚四氟乙烯。爆破片的有關選用參數(shù)及選用方法爆破片選用步驟在選用爆破片的過程中，一般需根據(jù)爆破片的使用工作條件(壓力、溫度、介質(zhì)、工況等具體客觀條件)，擬定對爆破片的基本要求，如果有標準化部件可以滿足使用需求，可以在現(xiàn)有的爆破片中選擇，如果沒有符合要求的現(xiàn)成的爆破片，可以根據(jù)需要，合理加工，但須符合國家標準。合理選擇完爆破片后根據(jù)要求使用和安裝爆破片。擇爆破片型式選擇爆破片型式時，應考慮以下幾個方面的問題：壓力壓力較高時，爆破片宜選擇正拱形或平板形；而壓力較低時，爆破片的宜選用開縫形或反拱形有無碎片當容器內(nèi)為易燃易爆介質(zhì)，為了避免摩擦產(chǎn)生火星引燃介質(zhì)，或爆破片與安全閥組合時，為防止爆破片碎片阻塞安全閥介質(zhì)流道，需選擇無碎片的爆破片型式。如正、反拱刻槽型，也可選用開縫型或反拱帶刀(腭齒)型爆破片。工作介質(zhì)當容器內(nèi)介質(zhì)為液體時，不宜選用反拱型爆破片：由于高壓或是超高壓液體的能量不足以使反拱型爆破片失穩(wěn)翻轉(zhuǎn)，從而爆破片不能正常泄壓，不宜選用。溫度當設備溫度較高時，不宜選用氟塑料為密封膜的開縫型爆破片，氟塑料膜的最高使用溫度為260°C如系統(tǒng)有真空工況或承受背壓時，爆破片需配置背壓托架，也可選用反拱型爆破片。確定爆破壓力爆破片的爆破壓力分設計爆破壓力和標定爆破壓力。所謂爆破片的設計爆破壓力是爆破片泄放時提出的對應于爆破溫度下的爆破壓力;而標定爆破壓力是爆破片經(jīng)過爆破試驗標定符合設計要求的爆破壓力。同一批次爆破片的標定爆破壓力必須在商定的制造范圍以內(nèi)，當商定制造范圍為零時，標定爆破壓力應是設計爆破壓力。根據(jù)《鍋爐壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，裝有安全泄放裝置的壓力容器，其設計壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力或爆破壓力。因此爆破片的爆破壓力及容器的設計壓力，按下列步驟確定：確定爆破片的最低標定爆破壓力P皿。由于薄的爆破片金屬材料對于蠕變較為敏感，在高應力狀態(tài)下(如拉伸型爆破片)，即使常溫也會發(fā)生蠕變，長時間工作時將使爆破壓力下降，而達不到工作要求通常為了使爆破壓力穩(wěn)定必須控制蠕變速，即限制爆破片的工作壓力與爆破壓力的比率，在選擇具體爆破片型式時，應使Pw/七min符合各類爆破片的適宜工作范圍。如正拱型Pw/七min=70%~80%反拱型P/Pmm=90%平板石墨：Pw/Psmm=70%~75%反拱石墨P/Pmm=85%確定爆破片的設計爆破壓力PhPh=PSmn+制造范圍負偏差注:當爆破片泄壓側(cè)存在背壓時，爆破片的設計爆破壓力應等于按上述方法計算出的正壓值減去背壓值，此時選用爆破片一般帶有確定容器的設計壓力PdPd=七十制造范圍正偏差選擇爆破片的制造范圍所謂爆破片的制造范圍是指爆破片在制造時，為了方便制造，在爆破壓力允許變動的壓力范圍。這是一種帶有商業(yè)性的技術(shù)條件。由爆破片專業(yè)制造廠自己確定或參照GB567一89《拱形金屬爆破片技術(shù)條件》確定:供用戶選擇。如果對設計爆破壓力的要求不是很嚴(即爆破壓力在原設計壓力的略高或略低壓力下波動，不影響設備的正常操作)。可選較寬的制造范圍。則爆破片的制造費用也相對降低。否則，制造范圍越窄，相應的制造費用也越高。選定爆破片的爆破壓力允差所謂爆破壓力允差即爆破片實際的試驗爆破壓力相對于標定爆破壓力的最大允許偏差其值根據(jù)GB567-89《拱形金屬爆破片技術(shù)條件》GB150-89《鋼制壓力容器》確定或與廠家協(xié)商確定。5確定爆破溫度爆破溫度是指爆破元件爆破時的壁溫，由于材料的強度極限隨溫度的升高而降低，所以爆破片的爆破壓力隨溫度的升高而下降。所以，用戶訂貨時，須給出爆破片安裝處的準確溫度值，即使無法準確給出，也應與爆破片制造廠協(xié)商，根據(jù)經(jīng)驗或計算確定爆破片的爆破溫度。6根據(jù)系統(tǒng)或設備所必須的安全排放量，確定爆破片的泄放面積或泄放口徑。在物理超壓工況下，爆破片的泄放面積或泄放口徑可參照《鍋爐壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附件五中推薦的方法進行計算。在化學超壓過程(如氣相或粉塵發(fā)生燃爆)或相變超壓(如液體突然氣化)時，爆破片的泄放面積無推薦的計算方法。須進行具體的實驗研究或理論計算而最終確定。大連理工大學安全裝備廠經(jīng)過多年的潛心研究，已經(jīng)掌握了在急速超壓工況、氣相燃爆工況及粉塵爆炸工況下設計緊急泄爆系統(tǒng)所需的大量基礎數(shù)據(jù)與設計規(guī)則，形成了一套適用于工業(yè)系統(tǒng)使用的試驗方法與設計計算程序，并已為許多工業(yè)系統(tǒng)成功地提供了多套緊急泄爆系統(tǒng)裝置，經(jīng)過數(shù)年的實際工業(yè)生產(chǎn)考核，證明在化學超壓的工況下完全能保護設備的安全。7爆破片材料的選用制造爆破片常用材料：不銹鋼、碳鋼、鋁、銅、鎳、欽、銀、蒙乃爾、因科鎳、石墨，氟塑料等訂貨廠家在選用爆破片材料時應考慮以下幾個方面的問題：目前國內(nèi)制造爆破片的材料，絕大多數(shù)采用進口奧氏體不銹鋼薄帶或薄板(如316、321、304等)。因其化學成份均勻，機械性能穩(wěn)定，厚度偏差小使用溫度范圍最寬(-196°C~70°C)。所以成為制造爆破片首選材料。在某些情況下：如溫度波動范圍較小對壓力的要求不十分嚴格為節(jié)省費用也可選用碳鋼板材。爆破片工作在較低壓力及較低溫度時，可選用鋁材制造，因其耐低溫性能較好且材質(zhì)的強度極限較低如對耐腐蝕性有特殊要求時，也可選用鎳、銀、蒙乃爾合金或石墨。選用爆破片材料時，定貨廠家需與制造廠家充分協(xié)商：既要考慮對爆破片材質(zhì)的各項要求，又要顧及材料的供貨狀況、時間及價格等因素，以選擇適宜的爆破片材。歸結(jié)上述爆破片的選用具體流程如下：選擇爆破片的型式確定爆破片的爆破壓力及容器的設計壓力：根據(jù)2.（1）中的不同類型的爆破片選用合適的公式求設計爆破壓力，容器設