長管拖車用爆破片非正常提前爆破的原因探討分析

長管拖車用爆破片非正常提前爆破的原因探討分析

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摘要：對國內長管拖車用泄放安全裝置（爆破片裝置）提前爆破的原因、分析、探討。

關鍵詞：長管拖車爆破片裝置提前爆破原因探討分析

隨着國家新能源政策的調整和對環境的越來越重視，以天然氣為代表的清潔能源應用急劇增加。長管拖車具有機動、靈活、便捷、經濟等特點，因此在國內氣體運輸行業的應用越來越廣泛，長管拖車的保有量也在成倍的增加。

由於長管拖車裝載的介質多為易燃易爆的壓縮氣體，氣瓶的工作壓力高，容積大，又經常往返於人員密集的城市道路，一旦發生事故社會危害性、影響性極大，後果不堪設想，所以保證長管拖車的安全使用是關鍵。爆破片裝置是當長管拖車發生着火、或其他原因造成氣瓶內壓力急劇升高時，爆破片爆破，使氣瓶內的壓力泄放，從而保護長管拖車安全。

但是在長管拖車正常使用過程中，不時有長管拖車用爆破片裝置非正常提前爆破的事故發生，給業主造成一定經濟損失的同時，也給事故發生地的生命、財產安全構成嚴重威脅，引發安全隱患。

爆破片裝置作為長管拖車上的安全附件，起到超壓保護的作用，怎麼會在氣瓶內壓力沒有到達爆破片設定爆破壓力的情況下發生非正常提前爆破的情況？尋找原因並解決長管拖車用爆破片裝置非正常提前爆破的問題，為安全使用長管拖車具有非常重要的經濟意義、社會意義。

一、長管拖車用爆破片裝置非正常提前爆破原因探討分析

（1）運輸過程中道路顛簸造成的振動載荷與慣性載荷的影響；

長管拖車用於天然氣的公路運輸，在行駛過程中由於道路顛簸，駕駛人員的高速行駛，爆破片裝置上接有排空管等附件，都有可能在車輛行駛過程中產生振動載荷和慣性載荷，使爆破片的疲勞壽命大大降低。爆破片製造廠所做的疲勞試驗是在理想狀態下的試驗，沒有根據實際的工況將振動載荷慣性載荷考慮進去。

探討：在這個方面還需要進行大量的試驗數據來驗證。可以和長管拖車使用單位進行協作，對不同地區、不同路況、可以拿使用了一定週期的爆破片進行有針對性的對照性試驗，從而收集數據，進而分析振動載荷和慣性載荷對爆破片爆破壓力的影響。我們也可以採用先進的模擬技術，模擬實際工況對爆破片的使用壽命進行分析和計算。

（2）在充氣、卸氣過程中的壓力及温度升降的影響；

長管拖車用爆破片的爆破壓力一般設定為33.3MPa，充、卸氣作業中的壓力為0.5~20MPa，充卸氣的頻次每天基本不少於1~2次，與此同時，充氣過程中瓶體內的温度會瞬間升高。隨着壓力、温度的變化，爆破片裝置如果長期始終處於屈服或者接近屈服的狀況，就容易導致爆破片裝置使用壽命降低提前爆破。

探討：爆破片裝置有正拱形爆破片、反拱形爆破片、平板形爆破片、石墨形爆破片四個類別。目前在長管拖車上使用的有正拱普通型、平板普通型兩種爆破片裝置。

這兩種爆破片的操作壓力比分別是0.7、0.5（出自《GB567.2-2012《爆破片安全裝置第2部分：應用、選擇與安裝》中附錄A表A.1爆破片選型指南）。在爆破壓力為33.3MPa的前提下，爆破片的爆破壓力允差為±5%。爆破片的爆破壓力為33.3MPa，出於極限考慮，我們假設爆破片的爆破壓力為爆破壓力允差下限得出：

正拱普通型：33.3×（100%-5%）×0.7=22.1445MPa

平板普通型：33.3×（100%-5%）×0.5=15.8175 MPa

從上面的計算數據我們可以看到，由於長管拖車充裝壓力為20MPa，特別是充裝過程中瓶體內的温度也會瞬間升高，伴隨着温度和壓力的循環波動不可避免會對爆破片產生疲勞，從而影響爆破片的使用壽命，特別是平板普通型爆破片。

（3）使用過程中受外部環境温度的影響；

長管拖車氣瓶的工作温度在-40℃~60℃之間，當低温時容易在爆破片的泄放側產生凝露、結冰等情況，從而在爆破片的泄放側產生一定的背壓，同時由於爆破片的材料強度容易受温度的變化而變化，會對爆破片爆破壓力有一定的影響。

探討：爆破片由於受瓶內、瓶外的温差效應影響，或者由於雨水從泄放管道滲漏，從而在爆破片泄放側產生凝露、甚至結冰。同時由於這類爆破片一般採用的奧氏體不鏽鋼，這種材質的強度對温度的變化比較敏感，在不斷的温度變化中對爆破片的強度造成一定的影響，從而影響爆破片的使用壽命。這類情況在我國北方地區應該比較突出。

（4）充裝介質的影響；

國內各地的氣源質量相差較大，主要是硫化氫、水及其他雜質的含量控制不一。

探討：雖然GB/T18047《車用壓縮天燃氣》中對硫化氫和水含量有規定，但是在執行標準的過程中，全國的各充氣點控制還是存在差異的，硫化氫、水含量過大的話，可能會對爆破片的材質造成一定的腐蝕；雜質過多的話，可能會在充裝及運輸過程中對爆破片造成輕微的損傷；從而影響爆破片的使用壽命。

（5）外部大氣環境影響；

長管拖車使用的大氣環境中存在污染（化工區、沿海地區、揚塵嚴重的場合等）。

探討：由於長管拖車的使用範圍廣，使用環境複雜。尤其是在使用過程中沒有安裝易熔塞、防塵片，惡劣的環境極易對爆破片造成大氣腐蝕；空氣中的懸浮顆粒也有可能會對運輸過程中的爆破片造成輕微的損傷；從而影響爆破片的使用壽命。

（6）爆破片安裝影響；

爆破片是個精密的壓力敏感元件，在安裝過程時如果安裝不當、或野蠻裝配的話，極易造成爆破片受損，爆破壓力下降。

（7）爆破片質量影響；

爆破片出廠時僅做批量抽檢試驗，有極個別產品出現質量不穩定的情況發生。

二、當前針對爆破片非正常提前爆破的改進

由於長管拖車用爆破片非正常提前爆破的危害性非常大，各個爆破片廠家都針對這個問題都進行了產品的升級、研製、開發，雖有一定改進但仍未從根本上解決這個問題：

（1）將易熔塞和爆破片緊密的聯在一起，這個組合結構只有當氣瓶內壓力達到爆破片的爆破壓力，並且氣瓶內的温度也達到易熔塞的動作温度時，這個組合泄放裝置才會發生動作，泄壓排放。

探討：這個組合結構由於爆破片和易熔塞直接接觸在一起，解決了平板普通型爆破片受壓變形，易受疲勞提前爆破的問題。但是由於爆破片與易熔塞之間沒有間隙，兩者緊密的組合在一起，兩者是共同承受着氣瓶內的壓力，兩者的組合後的爆破壓力會高於氣瓶的設計壓力。一旦氣瓶內出現只有壓力上升，温度沒有上升，無法達到易熔塞的動作温度，就會發生氣瓶爆破了而爆破片仍未爆破的情況。

（2）易熔塞串聯在正拱型爆破片的泄放側，兩者中間再增加一片平板爆破片，三者之間有一定的間隙。正拱型爆破片與平板型爆破片的爆破壓力一致，這樣正拱型爆破片正常爆破時，後面的平板型爆破片隨之爆破，不影響正常的泄壓。當正拱型爆破片非正常提前爆破時，由於此時的壓力沒有達到爆破片的正常爆破壓力，所以後面的平板型爆破片不會爆破。

探討：這個組合結構相比單一正拱型爆破片有了更長的使用壽命，但是一旦正拱型爆破片非正常爆破後，馬上就由後面的平板型爆破片承受着氣瓶的壓力，平板型爆破片抗疲勞能力差，平板型爆破片的使用壽命將會很短，而且由於爆破片安裝在閥座內部，工作人員也無法通過外觀檢查發現正拱型爆破片已經爆破，仍不法解決爆破片非正常提前爆破的問題。

三、總結

隨着長管推車在國內應用的越來越廣泛，保有量越來越多，安全使用的問題越來越突出。從根本上解決長管拖車用爆破片非正常提前爆破的問題迫在眉睫。由於長管拖車環境使用的複雜性，導致從根本上解決提前爆破片非正常提前爆破的問題仍需一定的時間。只有通過不斷的數據積累、不斷的升級改進，根據實際工況開發出適用於長管拖車長期穩定使用的專用型爆破片，從根本上解決長管拖車用爆破片的非正常提前爆破問題，杜絕由於這個問題帶來的安全隱患。

參考文獻

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