爆破片爆破压力可靠性研究.pdf

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2007年第3期
导弹与航天运载技术
No.32007
总第289期
MISSILE AND SPACE VEHCILE
Sum No 289
文章编号:1004-7182(2007)03-0043-03
爆破片爆破压力可靠性研究
王东方
(北京航天试验技术研究所,北京,100074)
摘要:在分析压力容器爆破片特性机理的基础上,通过试验讨论并验证了压力变化対爆破片性能的影响,提出了爆破片
随所受压力和施压次数増加的爆破压力锐减系数,为分析爆破片在试验应用中使用可靠性提供了参考
关键词:压力容器;爆破片;爆破压力;可靠性
中图分类号:TH49文献标识码:A
Research on Bursting Pressure Reliability of Bursting Disc
Wang Dongfang
(Beijing Institute of Aerospace Testing Technology, Beijing, 100074)
Abstract: The effects of pressure change on the performance of bursting disc are studied by discussion of tests. A sharp
decrease coefficient of bursting discs influenced by pressure and pressuring time is put forward. It can provide reference for use
reliability of bursting dise in test
Key Words: Pressure vessel; Bursting disc; Bursting pressure; Reliability
0引
在型号试验中各种不同类型的压力容器是试验系
统必不可少的组成部分。依照《压力容器安全技术监
察规程》要求,压力容器设计时均装设了超压泄放装
置,比如防爆门或爆破片。试验用爆破片都有标定的
设计压力、工作压力及使用周期。考査爆破片在临近
最小设计爆破压力作用下的可靠性对于压力容器的安
D
全使用至关重要。本文在对爆破片结构及特性机理分
析的基础上,通过对爆破片压力性能试验结果的分析,
图1正拱形爆破片
提出了爆破片随所受压力和施压次数增加的爆破压力
注:Do爆破片名义直径(取压环的内径);Dの1爆破片直径;r爆破
锐减系数,为分析爆破片在试验应用中的可靠性提供
片圆角半径:S爆破片的初始厚度
了参考。
般情况下爆破片在工作压力下不会产生显著的塑性
1试验用爆破片结构及爆破片爆破机理分析变形。由于爆破片的组成物质并不存在真正的连续性
爆破片结构形式较多,它是一种靠压差驱动的紧和均匀性,所以强度和刚度并不稳定。随着所受压力
急泄压装置,主要结构形式有正拱形和反拱形,试验及施压次数的增加,在足够大的交变应力下,将产生
用爆破片通常为普通正拱形爆破片,爆破片凹面接触蠕变,使拱高变形;此后,位置最不利或较弱的晶体,
介质,凸面处于泄放侧。普通正拱形爆破片结构见图1。沿最大应力作用面形成滑移带,滑移带开裂成为微观
普通正拱形爆破片由一个周边被夹持的金属圆平裂纹。在爆破片外形突变或表面刻痕或材料内部缺陷
片在一-侧施加静液压(或气压)使其膨凸形成拱形
等部位,都可能因较大的应力集中引起微观裂纹。分
散的微观裂纹经过集结沟通,将形成宏观裂纹,宏观
裂纹在交变应力下逐渐扩展使爆破片界面逐步削弱,
收稿日期:2006-02-1
作者简介;王东方(1973-〉,男,助理工程师,主要从事液体发动机试验工作
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导弹与航天运载技术
2007年
当拱形爆破片上的应力达到极限时,爆破片首先在拱在常温下利用水压对其分别进行受压拱高变形试验。
形顶部(极点)破裂,随即整个爆破片沿夹持边缘无水压压力控制在17.30~17.40MPa,并稳定3min。试
规则地撕开。
验数据见表1。
2压力对爆破片性能的影响
表1爆破片随压力、受压次数的拱高变形
2.1爆破片爆破压力理论分析
爆破片编号拱高变形量变形最高水压
爆破片爆破压力计算公式为
/受压次数
mm
比例压力AMPa
1#O
20.28
P] =RO)S/D
式中O2为材料的强度极限;S为爆破片的初始厚度;
29%
17,32
K为与材料应变硬化程度有关的系数;D为爆破片的泄
3#/9
28.32
8.04
17.34
放口径
4#/15
29.96
9.68
48%
17.36
从上式可以看出,影响爆破压力的因素除材料本
5#/21
32.00
11.72
58%
身的强度以外,还与爆破片的厚度、泄放口径有关,
在其他条件相同情况下,膜片越厚、泄放口径越小则
爆破片水压试验系统如图2所示。
爆破压力越大。
试验中采用的爆破片为同一厂家的产品,其型号、
2.,2水压试验
规格等完全一样,可以忽略爆破片在材料及生产工艺
2.,2.1拱高变形试验
上不确定因素的影响,认为27次受压作用在同一爆破
为了考査实际试验应用中爆破片在受压强度临近片上,且水压压力可以近似认为相同。从表1和图1
最小设计爆破压力范围时的拱高变形程度,设计了水可看出,在临近最小设计爆破压力下,爆破片拱高变
压试验。试验方法为:采用5片相同的普通正拱形爆形随受压次数增加而增加,受压期间前期变形较为明
破片(设计爆破压力18MPa;爆破压力允差士3%),显,而后缓步上升(见图3)
水箱
爆
破?
20
增压装置
受压次数/次
放水口
图2爆破片水压试验系统
图3受压次数与拱高变形关系
2.,2.2爆破试验
形比例40%)、4爆破片(受压15次变形比例48%)、
为了验证爆破片因疲劳、蠕变产生的拱高变形对5#爆破片(受压21次变形比例58%)进行实际爆破压
爆破压力的影响,在上述拱高变形试验的基础上,利力的比较。
用水压试验系统,对1#爆破片(受压0次)与2#爆破
试验数据见表2
片(受压3次变形比例29%)、3#爆破片(受压9次变