一般壓力容器防爆片的設(shè)計(jì)破裂壓力為工作壓力的1.25倍,如果容器壓力波動(dòng)較大,設(shè)計(jì)破裂壓力還要定得高一些,有的甚至定為工作壓力的1.7倍。在任何情況下,防爆片的爆破壓力都不得大于容器設(shè)計(jì)壓力。爆破壓力主要決定于膜片的直徑、厚度和所用的材料。
1. 防爆片的泄放面積可按下式計(jì)算
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式中 A——防爆片泄放面積(cm<sup>2<sup>);
G′——容器安全泄放量(kg/h);
C——流量系數(shù):對(duì)一般直圓管C=0.71,對(duì)喇叭型接管C=0.87;
P——防爆片設(shè)計(jì)爆破壓力(N/cm<sup>2<sup>);
X——?dú)怏w特性系數(shù)(接表1選?。?;
M——容器內(nèi)氣體分子量;
T——容器內(nèi)氣體的絕對(duì)溫度(273+t℃);
Z——?dú)怏w的壓縮系數(shù)。
2. 防爆片的厚度可按下式計(jì)算
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式中 S——防爆片初始厚度(mm);
P<sub>B<sub>——防爆片設(shè)計(jì)時(shí)確定的爆破壓力(N/cm<sup>2<sup>);
σ<sup>t<sup><sub>b<sub>——材料在工作溫度下的強(qiáng)度極限(N/cm<sup
>2<sup>)
D——防爆片夾緊直徑(mm);
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式中 K——系數(shù);
對(duì)不銹鋼(1C<sub>r<sub>18N<sub>i<sub>9T<sub>i<sub>)
K=(24.5~2.85)×10<sup>3<sup>(溫度<400℃);
對(duì)鋁:K=(2.4~2.9)×10<sup>3<sup>(溫度<100℃);
對(duì)銅:K=(7.7~8.8)×10<sup>3<sup>(溫度<200℃);
對(duì)于材料經(jīng)完全退火,膜片較薄,取K的較小值。
對(duì)于操作溫度下的爆破壓力、按上式求得的數(shù)值,還應(yīng)乘上溫度校正系數(shù),校正系數(shù)值按圖3查取。
圖3 溫度對(duì)爆片壓力的影響
式6、式7的適用范圍:壓力P<sub>B<sub>=0~3136N/cm<sup>2<sup>;防爆片型式為預(yù)拱型或平板型。
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式中 C′<sub>u<sub>——實(shí)險(xiǎn)系數(shù),按表4查??;
σ<sub>b<sub>——材料強(qiáng)度極限(實(shí)測(cè)值),按表4查取。
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材料 | 寬度(b) (mm) | 厚度(S) (mm) | σ<sub>B<sub> (三個(gè)平均值) (N/mm<sup>2<sup>) | C′<sub>u<sub> |
1C<sub>r<sub>18N<sub>i<sub>9T<sub>i<sub> | 14.02~14.34 | 0.368~0.373 | 719.32 | 1.767(1.819)① |
鈦Ti | 14.20~14.34 | 0.286~0.206 | 233.24 | 1.695(1.822)① |
鋁Al | 14.00~14.10 | 0.201~0.206 | 85.06 | 1.456(1.544)① |
鎳Ni | 19.5 | 1.420~1.425 | 36.45 | 1.831(1.91)① |
表4 幾種材料的C′<sub>u<sub>、σ<sub>b<sub>值
①為考慮圓角影響時(shí)的C′<sub>u<sub>值。
適用于常溫壓力P<sub>B<sub>=0~3136N/cm<sup>2<sup>;預(yù)拱型防爆片。
防爆片應(yīng)逐個(gè)檢驗(yàn)厚度,其允許偏差為±3%。其爆破設(shè)計(jì)壓力由制造單位驗(yàn)證,驗(yàn)證數(shù)為同一生產(chǎn)批量(同規(guī)格、同材料、同工藝、同爐號(hào))的5%,且不少于3片。常溫下進(jìn)行試驗(yàn)的防爆破壓力允許偏差值就符合表5的兩倍。
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爆破壓力P<sub>B<sub>(N/cm<sup>2<sup>) | 允許偏差(%) |
1≤P<sub>B<sub>≤39.2 | ±8 |
39.2≤P<sub>B<sub>≤98.06 | ±6 |
98.06≤P<sub>B<sub>≤3136 | ±4 |
表5 防爆破壓力允許偏差值
防爆片經(jīng)驗(yàn)證,有一片爆破壓力不符合要求,則應(yīng)加倍試驗(yàn),若仍有不合格,則該批防爆片不得使用。
防爆片的膜片很薄,它的強(qiáng)度受材料內(nèi)的微小缺陷和組織的均勻性的影響很大,所以制造膜片除選用純金屬外,制造同批膜片的材料要成分相同,熱處理?xiàng)l件相同。同時(shí)對(duì)坯料要進(jìn)行外觀(guān)檢查和實(shí)測(cè)。膜片表面不允許有傷痕、裂紋、銹蝕、氣孔及其它表面缺陷。
防爆片要經(jīng)常檢查、定期更換,至少每年更換一次。