LC正拱带槽型爆破片生产工艺研究

㊀2018年
㊀第6期Pipeline㊀Technique㊀and㊀Equipment2018㊀No 6㊀
收稿日期:2018-10-16LC正拱带槽型爆破片生产工艺研究
王艳云1,徐㊀炘1,刘红禹2
(1.沈阳新光航宇安全系统有限公司,辽宁沈阳㊀110043;2.沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳㊀110043)㊀㊀摘要:文中介绍了正拱形爆破片的3种型式:LP正拱普通型爆破片㊁LF正拱开缝型爆破片和LC正拱带槽型爆破片,介绍了这3种正拱形爆破片的爆破方式和特点㊂对LC正拱带槽型爆破片平刀压痕和弧形刀压痕这两种生产工艺及试验数据进行分析比较㊂试验分析对比表明,对于中低压爆破压力来说,这两种爆破片均可满足需求㊂对于高压爆破压力或者实际操作条件下工作压力较高的情况下,优先选用弧形刀压痕的LC正拱带槽型爆破片㊂弧形刀压痕可控性强,稳定性较好㊂
关键词:正拱形爆破片;正拱带槽型;平刀压痕;弧形刀压痕;试验爆破压力
中图分类号:TE8㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1004-9614(2018)06-0029-03
ProductionTechniquesResearchofLCDomedGroovedTypeBurstingDisc
WANGYan⁃yun1,XUXin1,LIUHong⁃yu2
(1.ShenyangAerospaceXinguangSafetySystemCo.,Ltd.,Shenyang110043,China;
2.ShenyangAcademyofInstrumentationScienceCo.,Ltd.,Shenyang110043,China)Abstract:Thispaperintroducedthreetypesofdomedburstingdisc:LPdomedordinarytypeburstingdisc,LFdomedslot⁃tedtypeburstingdiscandLCdomedgroovedtypeburstingdisc.Thispaperintroducedtheblastingmethodandcharacteristicsofthesethreetypesofdomedburstingdisc.ThetwoproductiontechniquesandexperimentaldataofLCdomedgroovedtypeburstingdisclinearbladeindentationmethodandarc⁃shapedinden
tationblademethodwerecomparedandanalyzed.Experimentalanaly⁃sisandcomparisonshowthatforthelowerpressureburstingequipment,bothtypesofthedomedgroovedtypeburstingdisccanmeetthedemands.However,inthecaseofhigherburstingpressureequipmentorrelativelyhighworkingpressureunderpracticaloperatingconditions,theLCdomedgroovedtypeburstingdiscwitharc⁃shapedindentationblademethodispreferred.Thearc⁃shapedindentationblademethodhastheadvantagesofstrongcontrollabilityandgoodstability.
Keywords:domedburstingdisc;domedgroovedtype;linearbladeindentationmethod;arc⁃shapedindentationblademethod;testingburstingpressure
0㊀引言
爆破片装置是由爆破片(或爆破片组件)和夹持器(或支撑圈)等装配组成的压力泄放安全装置㊂在设定的爆破温度下,爆破片两侧压力达到预定值时,爆破片即刻动作(破裂或脱落),并泄放流体介质㊂爆破片具有接管简单㊁排放面积大㊁密封性能好㊁工作可靠等优点㊂最适合工作在介质黏度大,有聚合物沉积或腐蚀性强以及压力急剧升高,普通安全阀不适用的压力容器或管道上[1]㊂
爆破片从最初的平板型发展到常见的正拱型㊁反拱型㊂本文介绍了正拱形爆破片及其3种型式:LP正拱普通型爆破片㊁LF正拱开缝型爆破片和LC正拱带槽型爆破片㊂并对LC正拱带槽型爆破片的2种生产工艺进行比较分析㊂
1㊀正拱形爆破片的3种型式及其特点
正拱形爆破片[2-3]呈拱形,凹面处于压力系统的高压侧,动作时因拉伸而破裂,如图1所示㊂根据正拱形爆破片的结构形式特点,分为以下3种型式:LP正拱普通型爆破片㊁LF正拱开缝型爆破片和LC正拱带槽型爆破片
图1㊀正拱形爆破片
1.1㊀LP正拱普通型爆破片
LP正拱普通型爆破片的爆破压力由爆破片本身
㊀㊀
㊀30㊀PipelineTechniqueandEquipment
Nov 2018㊀
材料的抗拉强度决定㊂系统压力作用在爆破片拱壳的凹面㊂超压时,爆破片被拉伸,拱壳壁厚减薄至破裂,从而泄放压力㊂小口径爆破片可直接焊接在短管上㊂图2为LP正拱普通型爆破片爆破前和爆破后对比图
(a)
爆破前
(b)爆破后
图2㊀LP正拱普通型爆破片爆破前和爆破后对比图
LP正拱普通型爆破片特点:适用于气㊁液两种介
质;适用于高温高压环境;最大工作压力可达最小允许爆破压力的70%,不适合于压力脉动的场合;爆破后有碎片,不得与安全阀串联使用;带托架可以承受背压;压力范围受材料本身抗拉强度的限制较大;使用寿命较短,工作时爆破片应力水平较高,易发生蠕变变形和疲劳破坏㊂1.2㊀LF正拱开缝型爆破片
LF正拱开缝型爆破片由2层或2层以上组成,且
其中一层为密封膜,并至少有一层为带孔(缝)的正拱形爆破片,是由爆破膜和密封膜构成的组合件㊂其爆破膜拱壳上加工有降低强度的缝和孔,当被保护系统超压时,爆破膜沿缝和孔破裂,从而泄放压力,起到保护作用㊂图3为LF正拱开缝型爆破片爆破前和爆破后对比图
(a)
爆破前(b)爆破后
图3㊀LF正拱开缝型爆破片爆破前和爆破后对比图
LF正拱开缝型爆破片特点:最大工作压力可达最
小允许爆破压力的80%;适用于气体㊁液体㊁粉尘3种介质;爆破后有碎片,不推荐与安全阀串联使用;带托架可承受真空背压;最高适用温度由密封膜材料决定;耐疲劳能力差㊂1.3㊀LC正拱带槽型爆破片
LC正拱带槽型爆破片在爆破片拱壳上加工 十
字或环形减弱槽㊂当被保护系统超压时,爆破片沿减弱槽破裂,从而泄放压力㊂图4为LC正拱带槽型爆破片爆破前和爆破后对比图
(a)
爆破前
(b)爆破后
图4㊀LC正拱带槽型爆破片爆破前和爆破后对比图
LC正拱带槽型爆破片特点:无碎片设计,可串
联安全阀使用;适用于气体㊁液体㊁粉尘3种介质;最大工作压力可达最小允许爆破压力的80%;爆破后,打开状态良好,抗疲劳性好,可用于有脉动压力的场合㊂
从以上3种正拱形爆破片的产品特性来看,LC正拱带槽型爆破片因其爆破后无碎片㊁抗疲劳性好且可串联安全阀使用等优点,应用广泛㊂
2㊀LC正拱带槽型爆破片的2种生产工艺分析对比
在实际生产过程中,LC正拱带槽型爆破片的生产工艺通常是先用平刀压出十字痕后再用成形工具气压成型成出球缺形状㊂平刀压痕LC正拱带槽型爆破片如图5所示㊂用于平刀压痕的平刀如图6所示㊂图5中,Φ165mm为夹持口径,转角R为2
mm㊂
图5㊀平刀压痕LC正拱带槽型爆破片
因爆破片受板材材料厚度和压痕深度的影响,这种生产工艺通常用于中低压类爆破片㊂而且平刀压痕的压痕深度在实际操作中,不好控制,稳定性较弱㊂如果爆破压力过高,则需要改变生产工艺,先使用工装模具气压成型成出球缺形状,再使用弧形刀对相应
㊀㊀
㊀第6期王艳云等:LC正拱带槽型爆破片生产工艺研究
31㊀
图6㊀平刀示意图
的拱面进行压痕处理㊂此时的材料性能已经改变,需对爆破片再进行真空固熔热处理,提高韧性及抗腐蚀性能,去除应力之后再进行二次成形㊂弧形刀压痕LC正拱带槽型爆破片如图7所示㊂图7中,Φ165mm为夹持口径,转角R为
2mm㊂
图7㊀弧形刀压痕LC正拱带槽型爆破片用于弧形刀压痕的弧形刀如图8所示
图8㊀弧形刀示意图
LCA150-5-22和LC150-5-22正拱带槽型爆破
片,压痕方式分别为平刀压痕和弧形刀压痕,泄放口公称直径均为DN150,设计爆破压力均为5MPa,爆破温度均为22ħ,材料均为316L,两种爆破片夹持口径均为Φ165mm,转角R均为2mm㊂平刀压痕LCA150-5-22试验数据如表1所示㊂材料厚度0.6mm㊂
表1㊀平刀压痕LCA150-5-22试验数据
压痕处剩余厚度/mm
0.350.370.360.360.36压痕深度/mm0.250.230.270.240.24试验爆破压力/MPa
4.92
5.06
4.98
5.01
5.02
㊀㊀弧形刀压痕LC150-5-22正拱带槽型爆破片试验数据如表2所示㊂材料厚度1.0mm㊂
表2㊀弧形刀压痕LC150-5-22试验数据
压痕处剩余厚度/mm
0.350.370.360.360.36压痕深度/mm
0.650.630.640.640.64试验爆破压力/MPa
5.06
5.19
5.11
5.12
5.10
㊀㊀制造范围是一个批次爆破片标定爆破压力相对于设计爆破压力差值的允许分布范围㊂GB567 2012规定正拱型爆破片的制造范围分为全范围㊁1/2范围㊁1/4范围㊁0范围㊂设计爆破压力在5MPa时,两种爆破片的制造范围选取0范围时,爆破压力允差为ʃ5%,即在4.75 5.25MPa范围内均为合格㊂
由表1㊁表2数据可以看出,压痕处剩余厚度不同,压痕深度不同,试验爆破压力也不同,但都在4.75 5.25MPa范围内,都满足条件[4-5]㊂
在其他条件相同的前提下,实际爆破压力达到10
MPa时,平刀压痕和弧形刀压痕的正拱带槽型爆破片代号分别为LCA150-10-22和LC150-10-22㊂平刀压痕LCA150-10-22正拱带槽型爆破片试
验数据如表3所示㊂材料厚度1.2mm㊂
表3㊀平刀压痕LCA150-10-22正拱带槽型爆破片试验数据
压痕处剩余厚度/mm
0.730.750.720.720.72压痕深度/mm0.470.450.480.480.48试验爆破压力/MPa
9.12
9.47
8.81
8.73
爆破片
8.64
㊀㊀弧形刀压痕LC150-10-22正拱带槽型爆破片试验数据如表4所示㊂材料厚度1.5mm㊂
表4㊀弧形刀压痕LC150-10-22正拱带槽型爆破片试验数据
压痕处剩余厚度/mm
0.720.750.730.730.73压痕深度/mm0.780.750.770.770
.77试验爆破压力/MPa
9.94
10.32
10.13
10.14
10.13
㊀㊀按照GB567.1 2012,设计爆破压力在10MPa时,爆破片制造范围均为0范围时,爆破压力允差为
ʃ5%,即在9.5 10.5MPa范围内均为合格㊂
由表3㊁表4数据可以看出,压痕处剩余厚度不
同,压痕深度不同,试验爆破压力也不同㊂从表3数据可以看出,平刀压痕LCA150-10-22的试验爆破压力都小于9.5MPa,不满足条件㊂
(下转第38页)
㊀㊀㊀㊀㊀38㊀PipelineTechniqueandEquipmentNov 2018㊀
分别于2016年4月㊁2016年10月与2017年6月对A㊁B两监测点的内腐蚀发展情况进行PIMS数据采集,采集得到的数据质量均较理想,信噪比均正常㊂将多次gPIMS数据的频率㊁信号带宽㊁DAC曲线㊁特征距离㊁检测范围设置为相同,通过Overlap功能将2次数据图谱进行对比,分别在镜像模式㊁叠加模式及比对模式下进行对比㊂比对模式下最后2次采集的数据未发现缺陷增长的信号,缺陷并未发展㊂监测数据的结果表明:控制措施可有效控制内腐蚀进一步发展㊂3㊀输气管道内腐蚀原因
内腐蚀主要是由进入管道的腐蚀介质导致的电化学腐蚀或微生物腐蚀[7],内腐蚀的影响因素较多,不同的管道由于施工建设和投产情况㊁输送介质和输送工艺不同,其主要腐蚀成因存在较大的差别㊂目前众多实例反应出内腐蚀受积水和气质的影响比较明显,内腐蚀就是由于H2S㊁CO2与管道内部的水反应,发生电化学腐蚀,产生管道局部腐蚀缺陷,且集中于管道相对低洼管段㊁管段的底部㊂
4㊀输气管道内腐蚀评价及控制建议
近年来,内腐蚀直接评价技术已成为研究和应用的热点,它包括预评价㊁间接评价㊁详细检查和后期评价4个步骤,通过流体力学模拟计算可以分析出管道潜在的内腐蚀高风险点,结合腐蚀模型预测腐蚀的发展趋势,预测管道的剩余寿命,对开展管道完整性评价㊁制定管道的检验周期等具有重要的意义㊂运营期管道内腐蚀控制措施主要包括:气源成分控制㊁增加清管频次㊁添加缓蚀剂㊁使用内涂层和耐蚀合金等㊂目前,国内标准只针对起源本身有质量要求,缺乏针对腐蚀介质的控制指标,而国外基本形成了从管道设计㊁建设施工㊁投产和运营的全寿命周期内腐蚀防控体系㊂因此,应加强对管道的内腐蚀成因分析㊁直接评价技术的研究和应用以及控制标准和防治技术的研究㊂同时,开展包括基于缺陷成因的内腐蚀高风险点识别技术㊁内腐蚀检测与监测技术和内腐蚀防治技术的研究,为油气管道内腐蚀风险减缓提供技术支持,保障管道本体安全运行㊂
参考文献:
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作者简介:孙鹏(1988 ),工程师,主要从事管道完整性专业方向的研究工作㊂E⁃mail:327959590@qq.com
(上接第31页)
从表4数据可以看出,弧形刀压痕LC150-10-22爆破片经过成形ң压痕ң固溶热处理ң二次成
形之后,材料性能得到改善,试验爆破压力不仅能满足爆破压力需求,也相对稳定㊂在实际设计和生产时,当爆破压力较高,通过弧形刀压痕的LC正拱带槽型爆破片也是首先被选用的㊂
经过试验分析对比,弧形刀压痕可控性强,稳定性较好,能够节约实际的生产调试时间㊂
3㊀结论
对LC正拱带槽型爆破片平刀压痕和弧形刀压痕这两种生产工艺进行分析对比,对中低压爆破压力来说,这两种爆破片均满足需求㊂但是,对于高压爆破压力或者实际操作条件下工作压力较高的情况,优先选用弧形刀压痕的LC正拱带槽型爆破片㊂
参考文献:
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作者简介:王艳云(1981 ),工程师,硕士研究生,从事压力容器及安全附件的设计及研发工作㊂
E⁃mail:344595147@qq.com

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