爆破片设计：实现更高效爆破效果的关键因素

1.爆破片泄放量（泄放能力）

（1）符号说明

A——爆破片的最小泄放面积（mm²）；

W——爆破片的额定泄放量（泄放能力）（kg/h）；

p——爆破片的设计爆破压力（绝对）（MPa）；

p₀——爆破片的泄放侧压力（绝对）（MPa）；

p_c——气体的临界压力（绝对），见表9-1（MPa）；

p_r——气体的对比压力，p_r=p/p_c；

Δ_p——超压爆破时，爆破片的内外压力差，若泄放侧为常压，其值即取设计爆破压力（表压）（MPa）；

T——容器设备内泄放气体的绝对温度（K）；

T_c——气体的临界温度（绝对），见表9-1（K）；

T_r——气体的对比温度，T_r=T/T_c；

图9-26 气体压缩因子

M——气体的相对分子质量，即摩尔质量（kg/kmol）；

k——气体的绝热指数，见表9-1，对于空气k=1.40；

Z——气体的压缩因子，根据T_r与p_r由图9-26及第2章的图2-22查取，其中：图9-26用于p_r≤1.0的情况，图2-22a用于1.0＜p_r≤10的情况，图2-22b用于10＜p_r≤40的情况；

C——气体的特性系数，由图9-27查取或按下式计算：

为临界泄放压力比。当等于或小于临界泄放压力比时，C取其极大值：

C_s——水蒸气的特性系数，蒸汽压力小于16MPa的饱和蒸汽，C_s≈1；过热蒸汽随过热温度增加而减小，查表9-2；

ζ——液体动力黏度的校正系数，根据雷诺数由图9-28查取；当液体黏度

等于或小于水的黏度时，取ζ=1；

μ——液体的动力黏度[kg/（m·s）]。

图9-27 气体特性系数C

图9-28 液体动力黏度校正系数ζ

表9-1 某些气体性质

表9-2 水蒸气特性系数

注：压力和温度处于中间值时，C_s可以由内插法计算。

（2）爆破片泄放量（泄放能力）物理起压过程的爆破片额定泄放量（泄放能力）按以下公式计算，亦可以查表9-3或表9-4。

1）气体

2）水蒸气

W=5.2λC_sAp （9-2）

3）液体

式中 ρ——液体密度（kg/m³）；

λ——额定泄放系数，取λ=0.62或实测值。

表9-3 爆破片气体泄放量（泄放能力） （单位：10³kg/h）

注：表内泄放量（泄放能力）为20℃空气，按泄放侧为大气，额定泄放系数λ=0.62，气体特性系数为C_max，压缩因子Z=1计算得出，对于其他气体（或蒸气）可用表中的数值乘以式中M为相对分子质量，T为气体的绝对温度（K），Z为压缩因子。(www.xing528.com)

① 取夹持器泄放口的最小流通直径。

表9-4 爆破片液体泄放量（泄放能力） （单位：10³kg/h）

注：表内泄放量（泄放能力）为20℃水，按泄放侧为常压，额定泄放系数λ=0.62，，密度ρ=1000kg/m³，黏度校正系数ζ=1计算得出。对于其他液体可用表中的值乘以式中ρ为液体密度（kg/m³）。

① 取夹持器泄放口的最小流通直径。

2.正拱普通型爆破片爆破压力计算

正拱普通型爆破片的爆破压力可以采用式（9-4）进行计算：

式中 p_B——爆破片的爆破压力（MPa）；

R_m——材料的强度极限（MPa）；

S——爆破片的初始厚度，取坯片厚度（mm）；

D——爆破片的夹持直径，取夹持器的泄放口（mm）；

K——与材料应变硬化程度有关的系数；K=3～3.8，初步估算可取K=3.5。

计算公式的准确性受下列因素影响：

1）材料强度极限的实测值。

2）爆破片夹持边缘的结构和夹持条件。

3）温度影响，可再乘以温度校正系数（该系数须通过爆破温度下的爆破试验得出）。

3.爆破压力允差

爆破压力允差按表9-5的规定，或按设计技术要求的规定。

表9-5 爆破压力允差

注：当标定爆破压力＜0.1MPa或＞100MPa时，爆破片的爆破压力允差允许供需双方在表9-5规定的基础之上再进一步协商确定，作为检验、交货依据。

4.爆破片材料及最高适用温度

爆破片材料及最高适用温度见表9-6。

表9-6 爆破片材料及最高适用温度

注：当爆破片表面覆盖密封膜或保护膜时，应考虑该类覆盖材料对适用温度的影响。

5.爆破片制造范围

爆破片的制造范围，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表9-5的爆破压力允差。

（1）正拱形爆破片制造范围 分为：标准制造范围，1/2标准制造范围，1/4标准制造范围，见表9-7。

表9-7 标准制造范围 （单位：MPa）

（2）反拱形爆破片制造范围 按设计爆破压力的百分数计算，分为：上限0，下限-10%；上限0，下限-5%和上限0，下限0。

（3）制造范围说明 爆破片的制造范围与爆破压力允差不同，前者规定一批爆破片在交货时，标定爆破压力的分布范围，而后者乃是实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的允差。

当供需双方商定采用某一（标准或非标准）制造范围时，实际上规定了爆破片的允许爆破范围。当某批次爆破片由抽样爆破试验确定的爆破压力偏差符合表9-5的规定，且按表9-8所抽取的所有爆破片，由抽样爆破试验确定的爆破压力，均不超出允许爆破范围，则该批次爆破片可定为合格品。

在一般情况下，不宜选择零制造范围。当必需选择零制造范围时，应与制造厂协商。

当设计爆破压力＜0.3MPa时，由供需双方商定一个双方都能接受的较大的制造范围。

（4）制造范围应用举例

【例9-1】 某批次正拱形爆破片产品共计15片，其设计爆破压力为1.5MPa，选用标准制造范围。从15片产品中随机抽取3片（见表9-8）作爆破试验，所得爆破压力分别为：1.35MPa、1.38MPa和1.45MPa，试判断该批次爆破片可否按合格产品交货。

该批次爆破片的爆破压力允差为±5%（见表9-5）；制造范围（见表9-7）为（1.415 1.660）MPa，即：下限=（1.5-0.085）MPa=1.415MPa，上限=（1.5+0.160）MPa=1.660MPa；允许爆破范围为（1.3441.743）MPa，即：下限=[（1.5-0.085）-（1.5-0.085）]×0.05MPa=1.344MPa，上限=[（1.5+0.160）+（1.5+0.160）]×0.05MPa=1.743MPa；由抽样爆破试验所得的标定爆破压力为1.393MPa，即（1.35+1.38+1.45）/3MPa=1.393MPa；爆破试验最大爆破压力偏差为+4.1%，即（1.45-1.393）/1.393=4.1%；抽样爆破试验所得的爆破压力均在允许爆破范围（1.3441.743）MPa内。显然，这批爆破片既满足爆破压力允差的要求，又满足允许爆破范围的要求，故应按合格产品交货，尽管其标定爆破压力（1.393MPa）超出了所选定的制造范围（1.4151.660）MPa。

【例9-2】 其他条件与例9-1相同，只是抽样爆破试验所得爆破压力分别为：1.50MPa、1.42MPa和1.58MPa，试判断该批次爆破片可否按合格产品交货。

该批次爆破片不能按合格产品交货。因为尽管其标定爆破压力（1.5MPa）在制造范围（1.4151.660）MPa内，且抽样爆破试验所得的爆破压力均未超出允许爆破范围（1.3441.743）MPa，但其爆破试验最大偏差（±5.3%）已超出了爆破压力允差（±5%）。

【例9-3】 其他条件与例9-1相同，只是抽样爆破试验所得爆破压力分别为：1.34MPa、1.34MPa和1.35MPa，试判断该批次爆破片可否按合格产品交货。

该批次爆破片不能按合格产品交货。因为尽管其爆破试验的最大偏差（+0.5%）远远小于爆破压力允差（+5%），但爆破试验所得的爆破压力其中之一（1.34MPa）已超出了允许爆破范围（1.344 1.743）MPa。