爆破片的设置和选用(doc32页)

爆破片的设置和选用修改标记简要说明修改页码编制校核审核审定日期2005-04-15发布2005-05-01实施中国石化集团宁波工程有限公司爆破片的设置和选用工程设计标准T/ES220025-2005第1页共27页中国石化宁波工程有限公司实施日期：2005-05-01目次1总则2名词3分类4爆破片的设置5爆破片泄放量和泄放面积的计算6爆破片的爆破压力7爆破片的选用8爆破片数据表、计算表和汇总一览表9爆破片与安全阀的组合使用10爆破片的安装和维护11附图和附表12符号说明1总则1.1目的保证石油化工、化工生产装置的安全生产和操作人员的人身安全,避免因压力容器超压设置爆破片的保护措施。1.2范围本规定适用于石油化工、化工装置的压力容器、管道或其它密闭空间防止超压的拱形金属爆破片和爆破片装置。爆破片的爆破压力最高不大于35MPa。1.3编制本标准的依据化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.3-1995第3篇爆破片的设置和选用。国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》质技监局锅发[1999]154号国家标准《钢制压力容器》及其2002年、2004年修改单GB150-1998石油化工行业标准《石油化工钢制压力容器》SH3074-95国家标准《爆破片与爆破片装置》GB567－1999美国石油学会标准APIRP－520PartⅠ《炼油厂泄压装置的定径，选择和安装》第一部位：定径和选择，2000美国石油学会标准APIRP－520PartⅡ《炼油厂泄压装置的定径，选择和安装》第二部位：安装，1994美国石油学会标准APIStd－526《法兰连接的钢质安全泄压阀》1995美国石油学会标准APIRP－521《泄压和减压系统导则》1997。2名词2.1爆破片装置由爆破片(或爆破片组件)和夹持器（或支承圈）等装配组成的压力泄放安全装置。当爆破片两侧压力差达到预定温度下的预定值时，爆破片即刻动作（破裂或脱落），泄放出压力介质。2.2爆破片在爆破片装置中，能够因超压而迅速动作的压力敏感元件。2.3爆破片组件（又称组合式爆破片）由爆破片、背压托架、加强环、保护膜等两种或两种以上零件组合成的组件。2.4正拱形爆破片压力敏感元件呈正拱形。安装后拱的凹面处于压力系统的高压侧，动作时该元件发生拉伸破裂。2.4.1正拱普通型爆破片压力敏感元件无需其它加工，由坯片直接成型的正拱形爆破片。2.4.2正拱开缝型爆破片压力敏感元件由有缝（孔）的拱形片与密封膜组成的正拱形爆破片。2.5反拱形爆破片压力敏感元件呈反拱形。安装后拱的凸面处于压力系统的高压侧，动作时该元件发生压缩失稳，致使破裂或脱落。2.5.1反拱带刀架（或鳄齿）型爆破片压力敏感元件失稳翻转时因触及刀刃（或鳄齿）而破裂的反拱形爆破片。2.5.2反拱脱落型爆破片压力敏感元件失稳翻转时沿支承边缘破裂或脱落，并随高压介质冲出的反拱形爆破片。2.6带槽型爆破片压力敏感元件的拱面（凸面或凹面）带有减弱槽的拱形（正拱或反拱）爆破片。2.6.1正拱带槽型爆破片压力敏感元件拱面上加工有槽的正拱形爆破片。2.6.2反拱带槽型爆破片压力敏感元件拱面上加工有槽的反拱形爆破片。2.7夹持器在爆破片装置中，具有设计给定的泄放口径，用以固定并支承爆破片位置，保证爆破片准确动作的配合件。2.8支承圈用机械方式或焊接方式固定和支承爆破片位置，保证爆破片准确动作的环圈。2.9背压存在于爆破片装置泄放侧的静压。在爆破片装置泄放侧若存在其它压力源或在入口侧存在真空状态均会形成背压。泄放侧压力超过入口侧压力的差值称为背压差。2.10背压托架在组合式爆破片中，用来防止压力敏感元件因出现背压差而发生意外破坏的拱型托架。置于正拱型爆破片凹面的背压托架，在出现背压差时，防止爆破片凸面受压失稳。当系统压力可能出现真空时，此种背压托架可称为真空托架。置于反拱型爆破片凸面的背压托架，在出现背压差时，防止爆破片凹面受压破坏。2.10.1张开型背压托架随爆破片爆破而破裂的背压托架。2.10.2非张开型背压托架在爆破片爆破时不发生破裂的背压托架。2.11加强环在组合式爆破片中，与压力敏感元件边缘紧密结合，起增强边缘刚度作用的环圈。2.12密封膜在组合式爆破片中，对压力敏感元件起密封作用的薄膜。2.13保护膜（层）当压力敏感元件易受腐蚀影响时，用来防止其腐蚀的覆盖薄膜，或者涂（镀）层。2.14坯片从金属薄带或薄板材上冲剪出来的，在制成拱型爆破片以前的金属片。2.15爆破压力爆破片装置在给定的爆破温度下动作时，爆破片两侧的压力差值。2.15.1设计爆破压力设计爆破片时由需方提出的对应于设计爆破温度下的爆破压力值。2.15.2最大（最小）设计爆破压力设计爆破压力加工制造范围，再加爆破压力允差的总代数和。2.15.3试验爆破压力爆破试验时，在爆破瞬间所测量到的爆破片的实际爆破压力值。测此爆破压力的同时应测量试验爆破温度。2.15.4标定爆破压力同一批次爆破片，在一定温度下进行爆破试验，所得实际爆破压力的算术平均值。2.16最大工作压力容器在正常工作过程中，容器顶部可能达到的最大的压力。详见《设备和管道系统设计压力和设计温度的确定》。2.17最高压力容器最大工作压力加上流程中工艺工作系统附加条件后，容器顶部可能达到的压力。见《设备和管道系统设计压力和设计温度的确定》。2.18爆破温度与爆破压力相应的压力敏感元件壁的温度。此术语可以与“设计”或“试验”二词作定语连用。2.19制造范围由供需双方商定的，一个批次爆破片的标定爆破压力的分布范围。2.20爆破压力允差爆破片实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的最大允许偏差。其值可以是用正负号表示的绝对数值或百分数。当商定制造范围为零时，此允差即表示对设计爆破压力的最大偏差，且此允差范围亦为允许爆破范围。2.21泄放面积考虑到可能影响爆破片泄放能力的几何因素（如爆破后残留的爆破片碎片、背压托架及其他附件的残片等）后，爆破片装置的最小横截流通面积。2.22泄放量（又称泄放能力）爆破片爆破后，通过泄放面积能够泄放出去的压力介质流量。2.23批次具有相同型式、规格、标定爆破压力与爆破温度，且其材料（牌号、炉批号、性能）和制造工艺完全相同的一组爆破片为一个批次。3分类3.1正拱型金属爆破片装置（拉伸型金属爆破片装置）。3.2反拱型金属爆破片装置（压缩型金属爆破片装置）。3.3按组件结构特征还可细分，见表3.3表3.3金属爆破片分类型式名称正拱形普通型开缝型背压托架型加强环型软垫型带槽型反拱形卡圈型背压托架型刀架型鳄齿型带槽型3.4夹持器的夹持面及外接密封面型式见表3.4表3.4夹持器的夹持面及外接密封面型式表夹持面形状平面锥面外接密封面形状平面凹凸面榫槽面4爆破片的设置4.1独立的压力容器和／或压力管道系统设有安全阀、爆破片装置或这二者的组合装置。4.2满足下列情况之一应优先选用爆破片：4.2.1压力有可能迅速上升的；4.2.2泄放介质为含有颗粒、易沉淀、易结晶、易聚合和介质粘度较大；4.2.3泄放介质有强腐蚀性，使用安全阀时其价格很高；4.2.4工艺介质十分贵重或有极度危害，在工作过程中不允许有任何泄漏，应与安全阀串联使用；4.2.5工作压力很低或很高时，选用安全阀则其制造比较困难；4.2.6当使用温度较低而影响安全阀的工作特性；4.2.7需要较大泄放面积。4.3对于一次性使用的管路系统（如开车前吹扫的管路放空系统），爆破片的破裂不影响操作和生产的场合，设置爆破片。4.4为减少爆破片破裂后工艺介质的损失，可与安全阀串联使用。4.5作为压力容器的附加安全设施，可与安全阀并联使用，例如爆破片仅用于火灾情况下的超压泄放。4.6为增加异常工况（如火灾等）下的泄放面积，爆破片可并联使用。4.7爆破片不适用于经常超压的场合。4.8爆破片不宜用于温度波动很大的场合。5爆破片泄放量和泄放面积的计算5.1物理超压过程的爆破片额定泄放量（泄放能力）按以下公式计算：气体W≤55.8C0CaPMZT(5.1-1)水蒸汽W≤5.2C0CsaP(5.1-2)液体W≤5.1C0ξaP(5.1-3)式中W—爆破片的额定泄放量（泄放能力），kg/h(见5.3规定)；a—爆破片的最小泄放面积，mm2;C—气体的特性系数，由图11.3查取或按式（5.1-4）计算：(5.1-4)临界泄放压力比，当P0／P等于或小于临界泄放压力比时，C有极大值。（公式不全？）k—绝热指数；Cs—水蒸汽的特性系数。蒸汽压力小于16MPa的饱和蒸汽，Cs≈1；过热蒸汽的Cs值随过热温度增加而减少，查表11.2；M—气体的分子量；P—爆破片的设计爆破压力，MPa；])PP()PP[(1-kkCk1k0k201-kk0)1k2(PP1-k1kmax)1k2k(7071.0CP0—爆破片的泄放侧压力，MPa；T—容器或设备内泄放气体的绝对温度，K；Z—气体的压缩因子，根据Tr与Pr由《安全阀的设置和选用》中图15.6查得；ρ—液体密度，kg/m3；C0—额定泄放系数，取C0＝0.62或实测值；ξ—液体动力粘度的校正系数，根据雷诺数由图11.4查取；当液体粘度等于或小于水的粘度时，取ξ=1。5.2对于化学超压过程（如内部爆炸），由于其机理复杂和工况繁多，目前还没有计算公式，要经过试验才能确定所需要的爆破片。APIRP－521《GUIDEFORPRES-SURE-RELIEVINGANDDEPRESSURINGSYSTEMS》1990年第3版标准中推荐在没有试验数据时，爆破面积为6.6m2/100m3容积（适用于空气－碳氢化合物体系）。5.3爆破片泄放量和泄放面积的计算步骤5.3.1根据国家质量技术监督局2000年1月1日起正式实施的《压力容器安全技术监察规程》（质技监局锅发[1999]154号）中的规定来计算泄放量。(1)无保温层(5.3-1)式中W—泄放量,kg/h；Hl—在泄放压力下液化气体的气化潜热,kJ/kg；A—润湿面积,m2；F—容器外壁校正系数。A和F的计算，取值见《安全阀的设置和选用》相应规定。(2)有保温层（公式不全，向下？）(5.3-2)a0.3134WRe10.825HAF102.55W100.82Hdt)-(6502.61WA式中t—泄放温度，℃；λ—绝热材料的导热系数,kJ/m·h·℃；d0—保温层的厚度，m。5.3.2根据美国石油学会标准APIRP－520中规定：对于有足够的消防保护措施和能及时排走地面上泄漏的物料时，其泄放量由式（5.3-3）计算：(公式不全？)(5.3-3)否则，采用式（5.3-4）计算：10.825HAF102.55W(5.3-4)式中符号同式(5.3-1)，A和F的计算，取值见《安全阀的设置和选用)相应规定。5.3.3爆破片的最小泄放面积(a)按式(5.1-1～5.1-4)求得。由a值来计算泄放口径(d)并按标准管径的公称直径向上圆整。5.3.4按圆整的d再计算最小泄放面积(a)，并根据工况利用式(5.1-1、5.1-2或5.1-3)来核算爆破片的额定泄放量，满足要求，即为选用的最小泄放面积和泄放口径。6爆破片的爆破压力6.1爆破压力允差爆破压力允差见表6.1。表6.1爆破压力允差爆破片型式标定爆破压力MPa(G)允许偏差正拱形＜0.2≥0.2±0.010±5%反拱形＜0.3≥0.3±0.015±5%6.2爆破片制造范围10.825HAF101.555W爆破片的制造范围是设计爆破压力在制造时允许变动的压力幅度，须由供需双方协商确定，在制造范围内的标定爆破压力应符合本规定的爆破压力允差（见表6.1）。6.2.1正拱型爆破片制造范围分为：标准制造范围；1/2标准制造范围；1/4标准制造范围；亦可以是零。爆破片制造范围见表6.2。表6.2爆破片制造范围MPa设计爆破压力标准制造范围1/2标准制造范围1/4标准制造范围MPa(G)上限(正)下限(负)上限(正)下限(负)上限(正)下限(负)0.10～0.160.0280.0140.0140.0100.0080.0040.17～0.