2026-04-24

反拱形爆破片使用时凸面接触介质,凹面朝向泄放侧,爆破机理为失稳破坏,动作时爆破片发生压缩失稳翻转,并在刀具或鳄齿等作用下致使其破裂或脱落,优良的抗疲劳性能使其当之无愧成为了爆破片主流产品。
影响反拱形爆破片爆破性能的因素很多,对用户而言,需要特别注意不能碰撞、损伤爆破片表面,否则会导致其提前失效。
1.反拱形爆破片技术特性
反拱形爆破片具有如下共同技术性能:
? 适用于气相介质及气液混合相介质;
? 承受背压能力好,无需托架即可承受全真空;
? 抗疲劳,可用于有脉动压力场合,极大工作压力可达极小爆破压力的90%;
爆破片的拱面在失稳翻转时,具有一定的能量,现有的各类反拱爆破片均在一定程度上利用了这一能量,来达到致破的目的。如果失稳翻转后未致破,则反拱变正拱,破裂压力将成倍增加,这是非常危险的,在工程实践中一定要加以避免,比如保持刀和鳄齿的锋利、不能碰伤爆破片表面等等。反拱形爆破片由于失稳破裂的瞬间需要较大的能量,一般不适用于全液相介质工况;当用于全液相介质时需有特殊的结构设计。
2.反拱形爆破片结构类型
常见的反拱形爆破片主要有反拱带刀型、反拱鳄齿型、反拱带槽型、反拱开缝型、反拱脱落型。2.1 反拱带刀型爆破片(YD)反拱带刀型爆破片为单层膜片,与带有刀架的夹持器相配,膜片失稳翻转后靠焊接在夹持器上的刀架使爆破片破裂泄放,爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时有火花,不适于易燃易爆介质。适用于压力较低的工况。
2.2 反拱鳄齿形爆破片(YE)反拱鳄齿型爆破片由单层膜片与鰐齿环组合而成,膜片失稳翻转后靠紧贴其上的鳄齿使爆破片破裂泄放,爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,但爆破瞬间可能产生火花,不适于易燃易爆介质。
2.3 反拱开缝型爆破片(YF)反拱开缝型爆破片由带有锯齿及压杆的压力敏感元件和密封膜组合而成,压力敏感元件的压杆失稳使组合膜片翻转,密封膜被压力敏感元件上的锯齿割裂从而达到泄放超压介质目的。爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时一般不会产生火花。适合压力相对较低的工况。
2.4 反拱带槽型爆破片(YC)反拱带槽型爆破片为拱形膜片,拱的凹面刻有十字或环形削弱槽,失稳翻转后爆破片沿刻槽处撕裂泄放。爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时不会产生火花。由于削弱槽的作用,可用以压力相对较高的工况。
前述的各种反拱形爆破片的技术性能汇总如下表所示。
前文提到反拱形爆破片用于全液相介质时需要有特殊的结构设计。下面介绍几种可用于液相介质的反拱形爆破片结构类型。2.5 反拱平面环向带槽型爆破片(YCP)爆破片基本结构由压力敏感元件和加强环组成,压力敏感元件的密封面上刻有削弱槽。适用于液相、气相及气液混合相介质。爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时不会产生火花。可用于比YC型爆破片压力更低的工况。
2.6 反拱拱面环向带槽型爆破片(YCH)爆破片由压力敏感元件和加强环组成,压力敏感元件的拱面刻有环向削弱槽,加强环齿状结构辅助膜片开启。适用于气相、液相及气液混合相介质。爆破后没有碎片,可以和安全阀串联使用,爆破时不会产生火花。用于压力较低的工况。
3.反拱形爆破片夹持器
反拱形爆破片相配夹持器可选用平面和锥面等密封型式,爆破片与夹持器、法兰组装后如图7所示。
需要注意的是,对反拱形爆破片存在临界夹持载荷,当夹持载荷低于临界载荷,爆破片失稳压力会低于设计爆破压力,爆破片将提前爆破。当夹持载荷达到临界载荷后,此时再增加螺栓扭矩,爆破压力基本不变,因此反拱形爆破片安装螺栓力矩必须达到铭牌上标注的规定值。
4.反拱形爆破片失稳压力计算
反拱形爆破片的爆破过程中涉及“失稳翻转”和“破裂”两个阶段。大量的试验与研究表明反拱形爆破片翻转时间极短,一旦发生失稳即爆破,因此可以将爆破片的失稳压力作为爆破压力进行估算。对于反拱带刀型和反拱鳄齿型爆破片,失稳压力通常可按下式进行估算:
Pb——失稳压力,MPa;
S0——爆破片原始厚度,mm;
d——爆破片泄放口径,mm;
H——爆破片预拱拱高,mm;
K1——材料常数,MPa,对于不锈钢参考值可取20000,对于镍为15000,对于铝为5000;
A,B——一般情况下A=21,B=0.304。
从以上公式可以看出,爆破片失稳压力与爆破片材料原始厚度的1.65次幂成正比,当压力较高时材料也较厚,材料太厚则失稳后难以立即致破,因此不适合于设计爆破压力过高的工况。
此外也可用球壳(凸面)在外压下失稳压力计算公式进行估算:
Pb——失稳压力,MPa;
k——系数,通常取0.22~0.28;
E——弹性模量,MPa,不锈钢为2.1?105;
S0——爆破片原始厚度,mm;
d——爆破片泄放口径,mm;
H——爆破片预拱拱高,mm;
对于反拱开缝型爆破片和反拱带槽型爆破片,其爆破压力还受开缝尺寸或刻槽结构的影响。
关于反拱形爆破片更详细的内容可以参考GB/T 14566.2-2011《爆破片型式与参数 第2部分:反拱形爆破片》。