1、1,压力管道安全附件概述,王国元,德阳市特种设备监督检验所,2,6.5 压力管道安全附件 压力管道的安全附件是指为保证压力管道安全运行而装设的一种附属装置，又称安全保护装置。压力管道的安全附件必须配置齐全才能投用。压力管道使用过程中，必须注意安全附件的维护和定期校验，保证安全附件完好、灵敏和可靠。压力管道定期检验中，安全附件的检查是必须进行的重要项目之一。 压力管道中常见的安全附件主要包括：安全阀、爆破片装置、阻火器、紧急切断阀、压力表、放散管、凝水缸、监控系统、测温仪表以及泄漏报警装置等。其中安全阀、爆破片装置称为安全泄放装置，主要用于防止压力管道因超压而产生安全事故。压力表、测温仪表称为计
2、量显示装置，用于计量或显示压力管道实际的压力、温度等工作参数。紧急切断阀、监控系统为控制装置，能按照要求自行或人为调节或控制管路，保障管道的安全运行。阻火器、放散管、凝水缸以及泄漏报警装置常用于燃气、天然气等易燃易爆介质管路系统中，也是上述管道中不可或缺的安全附件。,3,6.5.1 安全保护装置的基本要求 按压力管道安全技术监察规程工业管道要求有如下规定： 1制造安全泄放装置（安全阀、爆破片装置）、阻火器和紧急切断装置用紧急切断阀等安全保护装置的单位必须取得相应的特种设备制造许可证； 2安全保护装置及附属仪器仪表的设计、制造和检验，应当符合相关安全技术规程及其相应标准的要求； 3安全泄放装置用
3、于防止管道系统发生超压事故，其控制仪器或者仪表和事故连（联）锁装置不能代替安全泄放装置作为系统的保护设施。在不允许安装安全泄放装置的情况下，并且控制仪表和事故连（联）锁装置的可靠性不低于安全泄放装置时，则控制仪器仪表和事故连（联）锁装置可以代替安全泄放装置作为系统的保护设施。,4,4凡是以下情况之一者，应当设置安全泄放装置： （1）设计压力小于系统外部压力源的压力，出口可能被关断或者堵塞的容器和管道系统； （2）出口可能被关断的容积式泵和压缩机的出口管道； （3）因冷却水或者回流中断，或者再沸器输入热量过多引起超压的蒸馏塔顶气相管道系统； （4）因不凝气积聚产生超压的容器和管道系统； （5）加
4、热炉出口管道的切断阀或者调节阀的上游管道； （6）因两端切断阀关闭受环境温度、阳光辐射或者伴热影响产生热膨胀或者汽化的管道系统； （7）放热反应可能失控的反应器出口切断阀上游的管道； （8）凝汽式汽轮机的蒸汽出口管道； （9）蒸汽发生器等产汽设备的出口管道系统； （10）低沸点液体（液化气等）容器出口管道系统； （11）管程可能破裂的热交换器低压侧出口管道； （12）减压阀组的低压侧管道； （13）设计认为可能产生超压的其他管道系统。,5,5当采用安全阀不能可靠工作时，应当改用爆破片装置，或者采用爆破片与安全阀组合装置。采用组合装置时，应当符合GB150钢制压力容器的有关规定。爆破片与安全阀串
5、联使用时，爆破片在动作中不允许产生碎片(要求只能撕裂)。 6下列放空或者排气管道上应当设置放空阻火器： （1）闪点低于或者等于43，或者物料最高工作温度高于或者等于物料闪点的储罐的直接放空管（含带有呼吸阀的放空管道）； （2）可燃气体在线分析设备的放空总管； （3）在爆炸危险场所内的内燃发动机的排气管道。 7凡有下列情况者，应当在管道系统的指定位置设置管道阻火器： （1）输送有可能产生爆燃或者爆轰的混合气体管道； （2）输送能自行分解导致爆炸，并且引起火焰蔓延的气体管道；（3）与明火设备连接的可燃气体减压后的管道； （4）进入火炬头前的排放气管道。 8可燃液化气或者可燃压缩气贮运和装卸设施重要
6、的气相或者液相管道应当设置紧急切断装置。紧急切断装置包括紧急切断阀、远程控制系统和易熔塞自动切断装置。远程控制系统的关闭装置应当装在人员易于操作的位置，易熔塞自动切断装置应当设在环境温度升高至设定温度时，能自动关闭紧急切断阀的位置。,6,6.5.2 安全阀 安全阀是一种常用的超压安全保护装置。安全阀的作用是当压力管道内的压力超过设定的压力时，通过安全阀阀瓣的开启而泄放出部分流体介质，使得压力管道内压力迅速降低，防止压力管道发生超压事故。 1安全阀工作原理及特点 安全阀通常由三个部分组成，即阀座、阀瓣和加载机构。阀座与设备相通，阀瓣常连带有阀杆，紧扣在阀座上。阀座上面是加载机构，载荷的大小是可以
7、调节的。当系统内的压力在规定的工作压力范围内时，内压作用于阀瓣上的力小于加载机构施加在它上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之的密封力，使阀瓣紧压着阀座，维持系统正常的工作状态。当系统内压力超过工作压力达到安全阀的开启压力时，阀瓣离开阀座，安全阀开启，内部气体即通过阀座排出。如果安全阀的泄放量足够大，则经过短时间的排放，系统内压力会降至正常工作压力以下。此时内压作用于阀瓣上的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，气体停止排出，系统在工作压力下继续运行。,7,安全阀的优点是在一次调定好各项参数后，可多次反复使用。另外，安全阀超压泄压时，只泄放少量的介质，当压力回到或低于管道可允许的压力
8、时，阀瓣即自行闭合，而保留了管道中其余大部分的介质。因此安全阀的超压泄放对周围环境的影响较小，这一点对高度毒性的、易燃的、强腐蚀性的介质特别重要。 安全阀的缺点是其应用的场合具有局限性，如其不适应于快速升压的场合，对于有增加分子量的快速化学反应的管道不应采用安全阀；对于介质为粘稠性液体或对安全阀密封副有腐蚀性的介质，由于这些介质会“咬住”密封副而不能保证安全阀的准确开启，因此在上述介质的管道中不应采用安全阀。,8,2安全阀的分类及适用范围 安全阀的类型很多，可以按阀瓣的开启程度、作用原理、加载机构的形式等进行分类。 （1）安全阀按阀瓣的开启程度分类 安全阀按照阀瓣的开启程度分类，可以分成全启式
9、安全阀和微启式安全阀。 全启式安全阀的阀瓣全开启后，其环隙的面积将大于阀孔通道的截面积，而两面积相等时，阀瓣开启高度h为阀孔直径的1/4d0，d0为流通直径，即阀座上介质通道的最小直径。 由于全启式安全阀有效泄放面积大，常用于需较大容积泄放气体介质的场合。 微启式安全阀指阀瓣在进口静压力作用下开启后，阀瓣开启高度h（1/201/40）d0。 微启式安全阀由于有效泄放面积小，因此一般适用于泄放量不大的场合，以及要求管道内压力波动较小的场合。,9,（2）安全阀按加载机构形式分类 安全阀按加载机构形式的不同可以分为杠杆式安全阀和弹簧式安全阀。 杠杆式安全阀（图6.5.1（a）的加载机构有杠杆、重锤和
10、阀杆组成。杠杆式安全阀的优点是结构简单、调整开启压力比较方便和正确、且不受介质温度的影响。但杠杆式安全阀加载机构易受振动影响而产生泄漏，且当安全阀开启后，到完全恢复密封的压力很低，对连续生产十分不利，因此已逐渐被弹簧式安全阀取代。 弹簧式安全阀（图6.5.1（b）的加载机构是弹簧。弹簧式安全阀结构紧凑，灵敏度较高，安装位置不受严格限制，对振动不太敏感，因此其在压力管道中的应用最为普遍。但弹簧式安全阀的弹簧力会随阀瓣的升高而略有增大，不利于安全阀的迅速开启。另外，当弹簧式安全阀在高温下长期使用，弹簧的弹力会逐渐减小，由此产生泄漏，因此不适合于温度较高的场合。,10,1.阀罩；2.销子；3调整螺钉
11、；4.弹簧压盖； 5.手柄；6.弹簧；7.阀杆；8.阀盖；9.阀芯； 10.阀座；11.阀体,1.阀罩；2.支点；3.阀杆；4.力点；5.导架； 6.阀芯；7.杠杆；8.固定螺钉；9.调整螺钉； 10.重锤；11.阀体,图6.5.1 安全阀,11,（3）安全阀按作用的原理分类 安全阀按作用的原理分类分为直接载荷式和非直接载荷式。 直接载荷式安全阀是指阀瓣不借助任何外力，利用介质本身的力开启泄放压力的安全阀。 非直接载荷式安全阀是指阀瓣开启的力除介质本身的力之外，尚有其它力存在。如先导式安全阀是非直接载荷弹簧式安全阀，它由两个弹簧安全阀组成。先导式安全阀又称为脉冲式安全阀。先导式安全阀不存在前泄
12、阶段，从而避免了开启前的泄漏。且泄放量较大，常用于大型电站锅炉上。 （4）按介质的排放方式分类 安全阀按介质的排放方式分类可分为封闭式、半封闭式和敞开式安全阀。 封闭式安全阀的泄放介质全部通过泄放口排出，常用于易燃易爆或毒性在高度危害以上的介质。 半封闭式安全阀的泄放介质一部分通过泄放口排出，另一部分通过阀盖与阀杆之间的间隙排出。使用于介质不会污染环境的气体。 敞开式安全阀的泄放介质除大部分通过泄放口排出，少部分通过阀门上部罩壳的孔道排出。敞开式安全阀没有设安装泄放管的连接结构，气体从阀瓣上方直接进入周围的大气空间。,12,3安全阀的型号及主要性能参数 （1）安全阀的型号由7个字母组成，其各自
13、含义如下图6.5.2表示：如：A42F-16表示由法兰外螺纹连接，密封材料聚四氟乙烯，压力等级16公斤。,13,（2）安全阀的主要性能参数 1）公称压力 安全阀是按公称压力（PN）标准系列进行设计制造的，其压力系列为1.6、2.5、4.0、6.4、10、16、32MPa。公称压力表示安全阀在常温状态下的最高许用压力，因此高温工况使用安全阀时还应考虑高温下材料许用应力的降低。 2）整定压力 安全阀在运行条件下开始开启的预定压力，是在阀门进口处测量的表压力。在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。 3）回座压力 安全阀排放后其阀瓣重新与阀座接触
14、，即开启高度变为零时的阀进口静压力。 4）背压力 安全阀排放出口处压力。它是排放背压力和附加背压力的总和。排放背压力是由于介质流经安全阀及排放系统而在阀出口处形成的压力；附加背压力是安全阀即将动作前在其出口处存在的静压力，是由其他压力源在排放系统中引起的。,14,5）密封试验压力 进行密封试验时的进口压力，在该压力下测量通过阀瓣与阀座密封面间的泄漏率。 6）公称直径 为了保证安全阀在系统超压泄放时，管道压力不再继续升高，要求安全阀的排量必须不小于预定的安全泄放量。可根据有关公式计算阀的流道直径d0，选取稍大且接近于d0的标准系列直径。 7）安全泄放量 为了防止系统超压，安全阀必须泄放的流量。
15、8）泄放面积 安全阀泄放时的净流通面积。 9）开启高度 阀瓣离开关闭位置的实际升程。,15,4安全阀的选用、安装、维护和校验（1）安全阀选用要求 1）安全阀形式的选择 安全阀形式的选择一般遵循以下原则： a.排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀。 b.排放液体时，选用全启式或微启式安全阀。 c.排放水蒸汽或空气时，可选用带扳手的安全阀。 d.对设定压力大于3MPa，温度超过235的气体用安全阀，则选用带散热片的安全阀，以防止泄放介质直接冲蚀弹簧。 e.排放介质允许泄漏至大气的，选用开式阀帽安全阀；不允许泄漏至大气的，选用封闭式阀帽安全阀。 f.排放有剧毒、有强腐蚀、有极度危险的介质，选用波纹管安
16、全阀。 g.高背压的场合，选用背压平衡式安全阀或导阀控制式安全阀。,16,h.在某些重要的场合，有时要安装互为备用的两个安全阀。两个安全阀的进口和出口切断阀宜采用机械联锁装置，以确保在任何时候（包括维修，检修期间）都能满足所要求的泄放面积。2）安全阀安全泄放量和最小泄放面积的确定 a.安全泄放量应按以下规定确定： (a)应根据物料平衡和能量平衡，计算各种超压工况的安全泄放量。 (b)若系统的某个部位有几种超压工况，则应分别计算每种超压工况的安全泄放量，并取其中的最大值为该部位的安全泄放量。 (c)安全泄放量的计算应符合压力管道规范工业管道（GB/T 20801.6）或安全阀的设置和选用（HG/
17、T 20570.2）等相关规定。 b.最小泄放面积应按以下规定确定： (a)根据安全泄放量、最大泄放压力、泄放流体温度、额定泄放系数以及流体的物理性质，计算最小泄放面积。 (b)安全阀的最小泄放面积应按照压力管道规范工业管道（GB/T 20801.6）的规定计算。 (c)选用的安全阀的实际泄放面积应不小于最小泄放面积。,17,（2）安全阀的安装 安全阀安装正确与否直接关系到能否保证其正常工作。安装位置、方式以及排入管道等不适当的安全阀，不但会失去应有的作用，而且还会导致意外的事故。为保证压力管道的安全运行，安全阀安装时需遵循以下几点： 1）压力管道与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得
18、小于安全阀的进口截面积，其接管应当短而直，安全阀入口管道的压力降小于安全阀设定压力的3； 2）安全阀出口管道设计需要考虑各种型式安全阀的背压限制规定，防止背压对安全阀开启性能和泄放量的影响； 3）往复式压缩机排出管道上安装安全阀时，需要在紧靠压缩机处设置脉动阻尼器或者孔板，脉动阻尼器或者孔板至安全阀的直管段距离至少应当为10 倍管道公称直径； 4）安全阀入口、出口管道和支架的设计与安装需要考虑安全阀自重、泄放反作用力、热应力、机械应力、振动应力以及其他外部荷载的作用，安装时需要将应力减少至最低的程度； 5）考虑低沸点液体（液化气等）降压闪蒸导致骤冷引起管道材料低温脆裂的作用；,18,6）管道与
19、安全阀之间一般不允许设置截断阀，必须设置截断阀时，需要加铅封，并且保证锁定在全开状态，截断阀的压力等级需要与安全阀进出口管道的压力等级一致，截断阀进出口的公称通径不小于安全阀进出口法兰的公称通径。 （3）安全阀维护和检验 1）安全阀的维护 为了保证安全阀动作灵敏可靠和密封性能良好，必须加强日常的维护检查，发现缺陷要及时更换或校正。日常的维护需要做到： a.经常保持清洁，防止阀体弹簧等被油垢污物所粘满或锈蚀。 b.经常检查安全阀的铅封是否完好。 c.认真检查安全阀是否有泄漏及温度过低时有无冻结的可能。对安装在室外露天的安全阀要有防止冬季阀内水分冻结的可靠措施。 d.对重锤杠杆式安全阀，要检查其重
20、锤是否松动或被移动情况。,19,e.安全阀必须实行定期校验制度，一般每年至少校验一次。校验合格后，对校验合格的安全阀应标明安全阀的整定压力、回座压力，下次校验日期，并加装铅封。 f.新的安全阀必须在使用前应根据使用情况进行调试后，才准安装使用。安全阀必须在校验有效期内使用。 安全阀有以下情况之一时，应当停止使用并且立即更换： a.选型错误，性能不符合要求； b.超过校验有效期或者铅封损坏； c.阀芯和阀座密封面损坏； d.导向零件、调节圈锈蚀严重； e.阀芯与阀座粘死或者弹簧严重腐蚀、生锈； f.附件不全； g.历史记录丢失。,20,2）安全阀的校验 安全阀在安装之前及在规定的使用期限周期内还
21、应定期校验，定期校验分为在线和离线两种。在线校验是指在在线状态下（安全阀安装在设备上受压或不受压状态下）对安全阀进行检验；离线校验是指在离线状态下，将安全阀从设备上拆下，对安全阀进行的检查。 a.安全阀校验的一般规定 从事使用中的安全阀校验的单位应当具有与校验工作相适应的校验技术负责人、技术人员，以及校验装置、仪器和场地。 具备条件的安全阀使用单位，可以自行进行安全阀的校验工作。没有校验能力的使用单位，可以委托有安全阀校验资格的检验检测机构进行。 进行在用设备检验，安全阀使用单位自行进行安全阀校验时，应当将校验报告提交负责该设备检验的检验检测机构。 从事使用中的安全阀的运行维护、拆卸检修、校验
22、工作的人员应当取得特种设备作业人员证。,21,b.安全阀校验周期和项目 安全阀定期校验周期一般每年至少一次。校验的项目主要包括：整定压力和密封性能，有条件时可以校验回座压力。整定压力试验不得少于3次，每次都必须达到安全阀安全技术监察规程（TSG ZF001）及GB/T 20801规定的要求。密封试验压力应当大于管道系统的最大工作压力。 安全阀的整定压力和密封试验压力，需要考虑到背压的影响和校验时的介质、温度与设备运行的差异，并且予以必要的修正。 6.5.3 爆破片装置 1爆破片装置工作原理及特点 爆破片装置（图6.5.3）是由爆破片和夹持器组成的一种不重新闭合的安全泄放装置，当爆破片两侧的压力
23、差达到预定温度下的预定值时，爆破片发生破裂或脱落，从而避免压力管道发生安全事故。,22,图6.5.3 爆破片装置,爆破片泄放装置的优点是：（1）反应动作迅速，泄放量大，适用于化学反应过程导致快速升压需快速泄压的要求。（2）爆破片的密封性能可靠，能满足对介质特性的防护要求。（3）泄压装置的动作不受介质的性状的影响，爆破压力的精度高。（4）适合其它安全阀无法满足的场合。例如，需泄放面积较大的场合、管道超时压力迅速上升以致安全阀不能迅速响应的场合等。 但是爆破片泄压装置也存在一些缺点：（1）爆破片泄压装置在膜片破裂后压力管道的操作将中断，对正常生产影响较大。（2）爆破片破裂后泄放出大部分甚至全部介质
24、，经济损失严重，且导致介质对环境污染较大。（3）爆破片只能使用一次，不能重复使用。,23,根据爆破片装置的特点，应在下列情况下采用爆破片装置： (1)压力可能迅速上升的场合； (2)含有颗粒、易沉淀、易结晶、易聚合、黏度大的介质； (3)工作压力很低或很高的场合，且安全阀难以满足要求； (4)因强腐蚀性介质而需要使用贵重材料时； (5)使用温度较低而影响安全阀的工作性能时； (6)需要较大的泄放面积； (7)不允许有泄漏的场合。 2爆破片的分类及适用范围 爆破片主要由一块很薄的膜片和相应的夹持器组成，按其断裂特征可以分为剪切型、弯曲型、正拱普通拉伸型、正拱开缝型、反拱型等几种。断裂特征由材料性
25、质决定。 （1）剪切破坏型（切破型）爆破片 早期使用多，目前用得较少。常用的有夹片式和凸台式。膜片中间部分较厚，是为了防止在承压时产生大的弯曲变形，使其周边受到大剪切载荷而沿边缘切断。一般用不锈钢、铜、铝、镍等塑性好的材料制作。其特点是：全面积开放，阻力小，排气量系数较大；在相同条件下，膜片较厚，较易加工制造；,24,但爆破片的实际动作压力受周边条件（如夹持器周边的锋利度）的影响很大，因而不够稳定；膜片破后常整体冲出，易堵塞排气管道。 （2）弯曲破坏型（碎裂型）爆破片 它是利用膜片在较高的压力下，产生弯曲应力达到材料的抗弯强度极限时即碎裂而排气的，所以膜片常用铸铁、硬塑料、石墨等脆性材料制造。
26、常用的爆破片有夹紧式和自由嵌入式两种。 其特点是：有明显的塑性变形，动作反应最快；膜片比较厚，容易按需要的尺寸加工制造；适用于动载荷的脉动载荷；动作压力受材料强度及装配误差的影响而波动大，故最不稳定；膜片强度低，常因安装操作不慎而破裂；膜片破裂后成碎片飞出，影响排气管道的畅通。 （3）正拱普通型拉伸破坏型（破裂型）爆破片 这种爆破片是用塑性良好的材料，如不锈钢、镍、铜、铝等箔材制成的爆破片装在一副夹持器内而构成的，膜片经过液压预拱成凸型。预拱成型压力一般都不大于系统的正常工作压力，因而膜片安装后形状不会改变。,25,其特点是：无碎片飞出，阻力也不大；膜片的动作压力较前两种稳定；膜片在高的拉伸应
27、力长期作用下，尤其承受脉动载荷时，寿命较短；由于受成型箔材厚度规格的限制，往往难以取得所需要的动作压力。 （4）正拱普通型拉伸破坏型（开缝型）爆破片 这种爆破片是在普通拉伸型的基础上为解决成型箔材的厚度规格不适应各种需要的动作压力而发展起来的。它在预拱成凸型的膜片上开设一圈小孔，膜片承压后，小孔之间的孔带即产生较大的拉伸应力，并在压力达到规定值后而断裂。由于小孔沿径向开槽，所以断裂后膜片沿此槽开裂，使其能顺利排气。膜片凹侧贴有一层含氟塑料，以保持在正常工作压力的密封和变形。 其特点是：膜片可以采用较大的厚度，以增加刚性；调整小孔的孔带宽度可以获得任意的动作压力；开裂的程度较大，有利于气体的排放
28、；加工精度较高，制造较困难；内衬的密封薄膜易破裂而使爆破片过早失效。,26,（5）反拱型（失稳型、压缩型）爆破片 反拱型爆破片凸面承受压力，当压力达到一定值时，凸型膜片会失稳而突然翻转，随即被装设在它上面的刀具切破，或膜片整体脱落弹出。制造膜片的材料与正拱型膜片相同。 其特点是：在形状尺寸一定的情况下，失稳压力只与膜片材料的弹性模量E有关，而材料的E一般是比较稳定的，所以膜片的动作压力较易控制；在压力与直径相同的条件下，膜片较厚，有利于加工制造；在工作压力下，膜片产生压缩应力一般小于材料的屈服极限，对疲劳、蠕变不敏感，因而膜片寿命较长；通过调整膜片的相对高度可以获得所需的动作压力，因而膜片的厚
29、度能按箔材的成品标准厚度选用；由于要装设切破工具等，排放面积受到影响，排量系数减小；另外，加工组装精度要求高。,27,3爆破片装置的选用、安装、维护和更换 压力管道应根据介质的性质、工艺条件及载荷的特性来选用爆破片：在介质方面，首先要考虑介质在工作和条件（压力、温度）下对膜片有无腐蚀作用。对腐蚀性介质，宜采用开缝正拱型爆破片，或采用在与介质的接触面上有金属或非金属保护膜的正拱型爆破片。如果介质是可燃气体，则不宜选用铸铁或碳钢等材料制造的膜片，以免膜片破裂时产生火花；脉动载荷或压力大幅度频繁波动的场合，最好选用反拱型或弯曲型爆破片。因为其他类型的爆破片在工作压力下膜片都处于高应力状态，较易疲劳失
30、效。,28,（1）爆破片选用要求 1）选用爆破片装置作为安全附件，应当综合考虑设备的工作压力、温度、介质、泄放要求等因素，还应当根据不同型式爆破片装置的技术特点进行选择；当爆破片装置与安全阀装置串联使用时，应当选择无碎片或者非脱落型爆破片装置； 2）在确定爆破片装置泄放面积时，应当考虑爆破片爆破后张开程度、残留碎片（含背压托架及其附件的残片等）对爆破片泄放能力的影响；还应当考虑到介质的超音速泄放、泄放背压、高温、气体电离、泄放介质二次爆炸、回火等因素对于泄放能力的影响； 3）选用爆破片装置的泄放能力，应当大于或者等于被保护的特种设备安全泄放量。 设计单位应当向使用单位提供特种设备安全泄放量和爆
31、破片装置安全泄放面积的计算书；不能够进行计算时，设计单位应当会同设计委托单位或者使用单位，协商选用爆破片装置。,29,爆破片装置安全泄放量和最小泄放面积的确定： 4）安全泄放量应按以下规定确定： a.应根据物料平衡和能量平衡，计算各种超压工况的安全泄放量。 b.若系统的某个部位有几种超压工况，则应分别计算每种超压工况的安全泄放量，并取其中的最大值为该部位的安全泄放量。 c.安全泄放量的计算应符合压力管道规范工业管道（GB/T 20801.6）等相关规定。 5）最小泄放面积应按以下规定确定： a.根据安全泄放量、最大泄放压力、泄放流体温度、额定泄放系数以及流体的物理性质，计算最小泄放面积。 b.
32、爆破片装置的最小泄放面积应按照压力管道规范工业管道（GB/T 20801.6）的规定计算。 c.选用的爆破片的实际泄放面积应不小于最小泄放面积。,30,（2）爆破片的安装 1）拆开爆破片装置包装盒（箱）后，应当认真检查爆破片有无损伤，确认无异常后，才可以进行安装； 2）爆破片装置应按照安装、使用说明书的要求正确安装； 3）应当按照正确方向将夹持器安装到夹持法兰中，均匀拧紧夹持法兰的螺栓； 4）在爆破片装置安装过程中不得损伤爆破片的拱面，不得在爆破片与夹持器间随意附加密封垫片，不允许自行对夹持器进行任何修理加工； 5）爆破片装置的铭牌，在安装后应当便于查看，安装位置以及方向应当避免人员刮碰，并且
33、不得与其他设备之间产生磨擦； 6）对盛装易燃易爆介质或者毒性程度为中度以上危害介质的承压设备，应当在爆破片装置的泄放侧设置泄放接管，将介质排放到安全地点，并且应当进行妥善处理，不得直接排入大气； 7）若有两个或者两个以上爆破片装置采用排放汇集管时，汇集管的截面积不得小于各爆破片装置泄放接管截面积的总和。,31,（3）爆破片装置的维护和更换 1）爆破片装置的维护 使用单位应当对爆破片装置进行日常检查和定期检查，并且保留爆破片装置使用技术档案。 日常检查是指使用单位应当在日常运行中经常检查爆破片装置是否有介质渗漏现象。如果爆破片为外露式安装时，应当查看爆破片是否有表面损伤、腐蚀和明显变形等现象。爆
34、破片装置定期检查周期可以根据使用单位具体情况作出相应的规定，但是定期检查周期最长不得超过1年。定期检查应当包括以下内容： a.检查爆破片装置安装方向是否正确，核实铭牌上的爆破压力和爆破温度是否符合运行要求； b.检查爆破片外表面有无损伤和腐蚀情况，是否有明显变形，有无异物黏附，有无泄漏等； c.爆破片装置与安全阀串联使用时，检查爆破片装置与安全阀之间的压力指示装置，确认爆破片装置、安全阀是否泄漏； d.检查排放接管是否畅通，是否有严重腐蚀，支撑是否牢固；,32,e.带刀架的夹持器，检查其刀片（如有可能）是否有损伤缺口或者刀口变钝； f.如果在爆破片装置与设备之间安装有截止阀，检查截止阀是否处于
35、全开状态，铅封是否完好。2）爆破片装置的更换 a.爆破片的更换： 爆破片更换周期应当根据设备使用条件、介质性质等具体影响因素，或者设计预期使用年限合理确定，一般情况下爆破片装置更换周期为2至3年。对于腐蚀性、毒性介质以及苛刻条件下使用的爆破片装置应当缩短更换周期。 爆破片装置出现以下情况时，应当立即更换： (a)发现存在上面（爆破片装置的维护）所述的af中的任意一个问题； (b)设备运行中出现超过最小爆破压力而未爆破；,33,(c)设备运行中出现使用温度超过爆破片装置材料允许使用温度范围； (d)设备检修中拆卸； (e)设备长时间停工后（超过6个月），再次投入使用。 b.夹持器的更换 爆破片更
36、换时，应当对夹持器做相应的清洗和检查，如果存在以下情况，应当将夹持器送交原制造单位进行维修或者报废处理： (a)夹持器出现变形、裂纹或者有较大面积腐蚀； (b)夹持器密封面损坏； (c)带刀架夹持器的刀片损伤或者变钝； (d)存在其他影响爆破片正常安装或者正常工作的问题。,34,6.5.4 阻火器 1阻火器工作原理 阻火器（又名防火器、隔火器）（图6.5.4）是用来阻止易燃气体、液体的火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全装置。 大多数阻火器是由能够通过气体的许多细小通道或孔隙的固体材质所组成，对这些通道或孔隙要求尽量小，小到能使火焰熄灭。火焰能够被熄灭的机理是传热作用和器壁效应。 （1）传热作用
37、。阻火器是由许多细小通道或孔隙组成的，当火焰进入这些细小通道后，就形成许多细小的火焰流。由于通道的传热面积大，火焰通过通道壁进行热交换后，温度下降，达到一定程度火焰可以熄灭。试验表明传热作用是熄灭火焰的一种原因，但不是主要的原因。 （2）器壁效应。根据燃烧与爆炸连锁反应理论，认为燃烧与爆炸现象不是分子间直接作用的结果，而是在外来能源（热能、辐射能、电能、化学能等）的激发下，使分子键受到破坏，产生具备反应能力的分子（称为活性分子），,35,这些活性分子发生化学反应时，首先分裂为十分活泼而寿命短促的自由基。化学反应是靠这些自由基进行的。自由基与另一分子作用的结果除了生成物之外，还能产生新的自由基。
38、这些新的自由基反复地反应，又消耗又生成，不断地进行下去。由此可知易燃混合气体自行燃烧（在开始燃烧后，没有外界能源的作用）的条件是：新产生的自由基数等于或大于消失的自由基数（火焰传播理论）。 随着阻火器通道尺寸的减小，自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少，而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加，这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减少到某一数值时，这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件，火焰即被阻止。因此器壁效应是阻止火焰的主要机理。,图6.5.4 金属网阻火器 1.阀体 2.金属网 3.垫圈 4.上盖 5.进口 6.出口,36,2阻火器的结构型式及特点 阻火器按内部材料分，可分为金属网、波纹金
39、属片和砾石等型式。 （1）金属网型阻火器：以不同目数的金属丝网重叠起来组成阻火层。这种阻火器由于本身结构达不到阻火性能，已被取代。 （2）波纹型阻火器：这种结构阻火器由不同的波纹板和平板缠绕成不同规格孔隙的阻火层，阻火层上由相同尺寸的三角形孔隙阻成，波纹的高度根据阻止火焰速度设计，因此制造较为简单，能阻止爆燃和爆轰火焰通过，被广泛应用。 （3）泡沫金属型阻火器：阻火器的阻火层用多孔隙的泡沫金属，结构与多孔隙的泡沫塑料相似。其优点是体积小，重量轻；但阻力大，易堵塞。 （4）平行板型阻火器：阻火器的阻火层由不锈钢薄板垂直平行排列而成，板间隙在0.130.17mm之间而形成许多细小的通道。这种结构能
40、承受较猛烈的爆炸。它易于制造和清理，但体积大，流阻大。,37,（5）多孔板型阻火器：阻火器的阻火层用不锈钢薄板水平方向重叠而成，板上有许多细小的缝隙或许多细小的孔眼，形成了许多有规律的通道。板与板之间有0.16mm 的间隙，形成固定的间距。这种阻火器的阻力小，但不能承受猛烈的爆炸。 （6）水封型阻火器：水封用于阻止、节制气流。其原理是利用水位差的性能来阻止火焰通过，因为火焰通过水封层时吸收大量热量，迫使火焰熄灭。它适用于阻止爆燃火焰通过。其结构简单，体积大，在使用上有其局限性。 （7）充填型阻火器：其阻火层为砾石、陶瓷环和玻璃珠等充填物，利用充填物之间的空隙阻止火焰通过。充填型阻火器结构简单，
41、但流阻大，能有效阻止爆轰火焰通过。 阻火器按功能分类，可分为爆燃型阻火器、爆轰型阻火器。爆燃型阻火器是用于阻止火焰以亚音速通过的阻火器。爆轰型阻火器是用于阻止火焰以音速或超音速通过的阻火器。,38,2018/4/1,38,3阻火器的性能要求、选用、安装和保养 （1）阻火器的性能要求 管端阻火器的阻火性能应达到石油储罐阻火器阻火性能和试验方法（GB5908）规定： 1）阻火器壳体应能承受不小于0.19MPa 的水压，无泄漏、无裂痕或永久变形； 2）阻火器应能连续阻爆试验13 次，每次都能阻火； 3）阻火器应能经受耐烧试验1小时，在此期间无回火。 管道阻火器的阻火性能应达到石油气体管道阻火器阻火性
42、能和试验方法（GB13347）规定： 1）阻火器壳体应能承受1.15 倍于设计压力的水压试验，无渗漏； 2）阻爆燃型阻火器必须连续经受13 次阻爆燃试验，每次必须阻止亚音速火焰通过； 3）阻爆轰型阻火器必须连续经受13 次阻爆轰试验，每次必须阻止超音速火焰通过。,39,2018/4/1,39,（2）阻火器的选用 1）选用阻火器时，其最大间隙应不大于介质在操作工况（压力、温度、管道尺寸、长度、形状，及阻火器安装位置与点火源的距离）下的最大试验安全间隙（MESG）。爆炸性气体混合物的技术安全等级应符合爆炸性环境用防爆电气设备气体或蒸汽混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级（GB3836.
43、12）的规定，最大试验安全间隙（MESG）应符合表6.5.2的规定。 2）所选用的阻火器，其安全阻火速度应大于安装位置可能达到的火焰传播速度。 3）阻火器的壳体要能承受介质的压力和允许的温度，还要能耐介质的腐蚀。 4）填料要有一定强度，且不能和介质起化学反应。 5）阻火器主要是根据介质的化学性质、温度、压力来选用。,40,（3）阻火器的安装 阻火器的安装位置应满足当某段管路发生事故时，不至于影响其它管段及设备。阻火器的安装数量应能满足设计和使用要求。阻火器安装时，还应满足下列要求： 1）管端型放空阻火器的放空端安装防雨帽； 2）工艺物料含有颗粒或者其他会使阻火元件堵塞的物质时，在阻火器进、出口
44、安装压力表，监控阻火器的压力降； 3）工艺物料含有水汽或者其他凝固点高于0的蒸汽（如醋酸蒸汽等），有可能发生冻结的情况，阻火器设置防冻或者解冻措施，如电伴热、蒸汽盘管或者夹套和定期蒸汽吹扫等，对于水封型阻火器，可以采用连续流动水或者加防冻剂的方法防冻； 4）阻火器不得靠近炉子和加热设备，除非阻火元件温度升高不会影响其阻火性能； 5）单向阻火器安装时，阻火侧朝向潜在点火源。 （4）阻火器的保养,41,为确保阻火器的性能达到安全使用的目的，应对阻火器进行定期检查和保养： 1）阻火器每半年检查一次，检查阻火芯件是否堵塞、变形、腐蚀等； 2）发现被堵塞的阻火芯应清洗干净，确保芯件上的每个孔眼畅通，对于
45、变形和腐蚀的阻火层应更换； 3）重新安装阻火层芯子时，应保证结合面严密不得漏气。 6.5.5 紧急切断阀 1紧急切断阀的工作原理 安装在槽车（罐车）、罐式集装箱、储罐或管道上，应急情况下，可手动或自动快速关闭的阀门称为紧急切断阀（图6.5.5）（山西省院罐车检验员，定期检验中将未安装紧急切断阀的罐车判定合格，在2014年3月的交通事故中导致重大次生事故而被判刑，大家对安全附件的检查一定要重视。）。 当压力管道系统内发生管路附件突然破裂、其他阀门的密封失效、装卸物料时流速过快以及环境发生火灾等情况出现时，紧急切断装置能迅速切断通路，防止管道内物料大量外泄，避免或减少事故的发生。,42,这里主要介
46、绍手动式紧急切断阀的工作原理。手动式紧急切断阀常用于液化石油气汽车罐车上，一般安装在罐体底部的液相和气相接管的凸缘处，通过软钢索与近程或远程的操纵机构连接。,1阀体；2凸轮；3油缸；4油路接管口；5拉紧弹簧 图6.5.5 车用紧急切断阀,43,开始装卸时，利用近程操纵机构使软钢索牵动紧急切断阀杠杆，凸轮把杠杆向上顶起后，先导阀首先开启，此时通过先导阀作用于主阀（过流阀）上的大弹簧力消失，罐内的介质穿过阀杆与主阀座之间的间隙，流入阀腔并逐渐汽化，充满主阀以下的低压腔和管路。当其压力升至接近主阀上部压力时，主阀下部的流体作用力加上小弹簧的压力向上推开主阀，紧急切断阀处于全启状态。这时可缓缓打开其后
47、的截止阀，进行装卸作业。 介质装卸完毕后，再利用近程操纵机构，使拉杆在弹簧作用下带动凸轮离开先导阀杆，由于大弹簧力大于小弹簧力，大弹簧将推动先导阀阀瓣回复到关闭状态，保持密封。 如因管道破裂，介质大量外泄无法接近阀门进行操作时可利用远程操纵机构牵动紧急切断阀上的杠杆，使阀门关闭。 紧急切断阀与软钢索用易熔合金接头连接，在火灾事故中，如遇温度骤升至705时，易熔合金熔化，使软钢索与紧急切断阀脱开，在拉簧作用下杠杆复位，从而使阀门关闭。,44,2紧急切断阀的结构型式 紧急切断阀根据安装形式的不同，分为内置式和外置式两种。 根据内置式紧急切断阀的结构和功能的不同，紧急切断阀可分为有过流关闭功能的紧急
48、切断阀和无过流关闭功能的紧急切断阀两种。 根据操作系统牵引方式的不同，紧急切断阀可分为机械牵引式、油压操作式、气压式和电动式四种。 3紧急切断阀的质量要求和设置 （1）紧急切断阀的质量要求 1）每个紧急切断阀在出厂前必须进行耐压、密封、动作时间及过流闭止等试验，并具有合格证书，试验或检验报告。 2）紧急切断阀（包括紧急切断阀、远控系统以及易熔塞、自动切断装置等），要求动作灵活，性能可靠且便于维修。 3）油压式或气压式紧急断阀应保证在工作压力下全开，并持续放置48小时不至引起自然闭止。 4）紧急切断阀自关闭时起，应在10秒内闭止。,45,5）紧急切断阀不得兼作阀门使用。 6）紧急切断阀在使用过程
49、中应进行定期检验和试验，以保证其灵敏可靠。 （2）紧急切断阀的设置 根据城镇燃气设计规范（GB50028）规定，在下列设备接管上应设置紧急切断阀： 1）液化石油气储罐容积大于或等于50 m3时，其液相出口管和气相管必须设置紧急切断阀；储罐容积大于20 m3，但小于50m3，但小于50 m3时，宜设置紧急切断阀。 2）液化天然气气化站内应设置事故切断系统，事故发生时，应切断或关闭液化天然气或可燃气体来源，还应关闭正在运行可能使事故扩大的设备；液化天然气气化站内设置的事故切断系统应具有手动、自动或手动自动同时启动的性能，手动启动器应设置在事故发生时方便达到的地方，并与所保护设备的间距不小于15m。手动启动器应具有明显的功能标志。,
