低温液体储罐爆破片失效原因分析.pdf

第41卷第3期
石油化工设备
Vol 41 No. 3
2012年5月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
May 2012
文章编号:1000-7466(2012)03-0018-04
低温液体储罐爆破片失效原因分析
吴全龙
(上海华理安全装备有限公司,上海201108)
摘要:通过对一起低温液体储罐爆破片失效原因的分析,详细介绍了目前国内低温液体储罐用爆
破片的现状及存在的问题,并提出了相应的改进措施。
关键词:低温液体储罐;安全泄放装置;爆破片;失效;分析
中图分类号:TE972
文献标志码:B
Failure Analysis of the Rupture Disc for Cryogenic Liquid Tank
WU Quan-long
(Shanghai Huali Safety Devices Co. Ltd.,Shanghai 201108, China)
Abstract: The present situation and the existing problem of the rupture disc for cryogenic liquid
tank were introduced by the analysis of the failure of rupture disc for cryogenic liquid tank, and
++?4キいャ?キ本?トーいャ本ーーいーーーーーーーーャ?+m+中いーーーいャーーーー中+??ー…本ーー+++4
子最小值出现在椭圆长轴象限点,短轴象限点处应参考文献:
力强度因子相对较大。在上述载荷作用下,最大应1]GB"T19624-200在用含缺陷压カ容器安全评定[S
力强度因子发生在靠近筒体内表面侧短轴象限点
JB4732-1995,钢制压力容器一分析设计标准[S
处,用弧坐标系下椭圆表征缺陷的模型得到的最
31李庆芬,朱世范.断裂力学及其工程应用[MT.哈尔滨:
大应力强度值达6.34MPa?m2。
哈尔滨工程大学出版社,2008.
4]周长城. ANSYS11.0基础与典型范例[M].北京:电子
3结语
工业出版社,200
[5]杨国义,陈志伟,侍吉清.局部区域布管固定管板热交
文中介绍了具有圆弧表面结构埋藏缺陷的规
换器应力的有限元分析[J].石油化工设备,2010,39
化处理后,如何表征缺陷使其满足文献[1】要求的
(2):38-40
方法,推导出了表征具有圆弧表面埋藏缺陷的椭圆[61莫维尼.有限元分析一 ANSYS理论与应用(第三版)
曲线方程,所得到的椭圆曲线能够完全包含在缺陷
M].王崧,译.北京:电子工业出版社、2008
规则化处理得到的外接圆环扇形内,符合文献[1][7]喻健良,李宁,秦高,等轴向穿透裂纹管道套管止
要求
裂性能分析J.石油化工设备,2010,39(1):39-42.
对两种表征方法的有限元数值计算结果的分析
8] Anthony R Ingraffea, Corneliu manu. Stress-intensity
Factor Computation in Three Dimensions with Quar
比较表明,在两个坐标系下表征缺陷,缺陷尖端处应
ter-point Elements [J]. International Journal for Nu
力强度和应力强度因子分布并不相同,圆弧坐标系
merical Mcthods in Engineering, 1980, 15: 1427-1445.
下表征的埋藏缺陷裂纹尖端的应力强度和应力强度[9]喻健良?董硕,朱奕漪、等.弯矩下含肩部穿透裂纹接
因子均大于直角坐标系下的。因此,在对缺陷进行
管应力强度因子研究[J].石油化工设备,2011,40(1)
数值模拟分析时,采用圆弧坐标系下的椭圆表征具
17-20
有圆弧表面的埋藏缺陷,计算结果将更为准确。
张编)
收稿日期:2011-11-30
作者简介:吴全龙(1975-),男,江西南康人,高级工程师,硕土,从事爆破片装置设计和綗造以及爆破片产品相关国家标
准的编制工作。
第3期
吴全龙:低温液体储罐爆破片失效原因分析
19
relevant improvement measures were offered
Key words: cryogenic liquid tank; safety relief device; rupture disc; failure; analysis
张家港某单位制造的液氧液氮储罐上安装使泄放装置,以保证设备始终处于安全状态,并有利
用了我公司生产的YC25-0.91-50A型爆破片(标于安全阀的检修和更换[。
定爆破压力为0.91MPa),但使用不久就发现爆
安全阀
安全阀
破片在较低的压力(约0.8MPa)就发生爆破,导
致大量气体泄漏。用户提出在储罐上直接对20
爆破片
?
爆破片
?
套爆破片进行试验,要求每套爆破片加压到并联
的安全阅起跳为止,安全阅起跳压力经过校验之
后为0.87MPa,标定的回座压力为0.72MPa。试
验结果表明,没有一套爆破片在安全网起跳前爆
三通阚
破,说明爆破片质量没有问题。试验中还发现,尽
管安全阀标定的回座压力为0.72MPa,但实际回
图1安全阀、爆破片并联安全泄放装置
座压力均高于0.84MPa。笔者对爆破片未达到设2低温液体储罐常用爆破片性能对比
定爆破压力就提前爆破失效的原因进行了分析
并提出了相应的改进措施。
爆破片是由压力差驱动、非自动关闭的非重复
低温液体储罐安全泄放装置
闭合紧急泄压装置,主要用于保护压力容器、管道或
其它密闭系统,其动作灵敏、密封性好、耐腐蚀且不
随着我国对各类气体需求量的增加,低温液体易堵塞,已得到越来越广泛的使用。GB150-1998
储罐得到了广泛应用。低温液体储罐中介质温度均《钢制压力容器》附录B4.7规定],压力容器一般
很低,一般采用双层或多层真空粉末绝热结构(即内可任选一种类型的泄放装置,但符合下列条件之
外容器结构)来保证其温度不致升高,其中内容器用者,必须采用爆破片装置:①压力快速增长。②对密
于灌装低温液体,操作工况为常压或正压,内外容器封有更高要求。③容器内物料会导致安全阀失效。
之间的夹层间填充绝热材料并抽真空。
④安全阀不能适用的其他情况。
在低温液体储罐使用时容易因以下原因引起
为防止在异常工况下压力容器内的压力迅速升
内容器超压破坏:①真空夹层的真空度部分或高,或增加火灾情况下的泄放面积,可安装一个或几
完全丧失或整个设备置于火中时,低温液体急剧个燥破片与安全阀并联使用。低温液体储罐安全泄
汽化并泄放大量汽化的气体使内罐超压。②采用压装置中常用的爆破片有正拱普通型(LP型)和反
外压气源或汽化器増压装卸,当装卸定然停止而拱刻槽型(YC型)两种。
增压仍继续时使内罐超压。③充装过量时温度升2.1两种爆破片性能筒介
高液体体积膨胀,内容器满液后液体膨胀压力导
正拱普通型爆破片是早期使用较多的一和爆破
致内罐超压。
片,由一个周边被夹持的金属圆平