长管拖车用爆破片非正常提前爆破的原因探讨分析

长管拖车用爆破片非正常提前爆破的原因探讨分析

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摘要：对国内长管拖车用泄放安全装置（爆破片装置）提前爆破的原因、分析、探讨。

关键词：长管拖车爆破片装置提前爆破原因探讨分析

随着国家新能源政策的调整和对环境的越来越重视，以天然气为代表的清洁能源应用急剧增加。长管拖车具有机动、灵活、便捷、经济等特点，因此在国内气体运输行业的应用越来越广泛，长管拖车的保有量也在成倍的增加。

由于长管拖车装载的介质多为易燃易爆的压缩气体，气瓶的工作压力高，容积大，又经常往返于人员密集的城市道路，一旦发生事故社会危害性、影响性极大，后果不堪设想，所以保证长管拖车的安全使用是关键。爆破片装置是当长管拖车发生着火、或其他原因造成气瓶内压力急剧升高时，爆破片爆破，使气瓶内的压力泄放，从而保护长管拖车安全。

但是在长管拖车正常使用过程中，不时有长管拖车用爆破片装置非正常提前爆破的事故发生，给业主造成一定经济损失的同时，也给事故发生地的生命、财产安全构成严重威胁，引发安全隐患。

爆破片装置作为长管拖车上的安全附件，起到超压保护的作用，怎么会在气瓶内压力没有到达爆破片设定爆破压力的情况下发生非正常提前爆破的情况？寻找原因并解决长管拖车用爆破片装置非正常提前爆破的问题，为安全使用长管拖车具有非常重要的经济意义、社会意义。

一、长管拖车用爆破片装置非正常提前爆破原因探讨分析

（1）运输过程中道路颠簸造成的振动载荷与惯性载荷的影响；

长管拖车用于天然气的公路运输，在行驶过程中由于道路颠簸，驾驶人员的高速行驶，爆破片装置上接有排空管等附件，都有可能在车辆行驶过程中产生振动载荷和惯性载荷，使爆破片的疲劳寿命大大降低。爆破片制造厂所做的疲劳试验是在理想状态下的试验，没有根据实际的工况将振动载荷惯性载荷考虑进去。

探讨：在这个方面还需要进行大量的试验数据来验证。可以和长管拖车使用单位进行协作，对不同地区、不同路况、可以拿使用了一定周期的爆破片进行有针对性的对照性试验，从而收集数据，进而分析振动载荷和惯性载荷对爆破片爆破压力的影响。我们也可以采用先进的模拟技术，模拟实际工况对爆破片的使用寿命进行分析和计算。

（2）在充气、卸气过程中的压力及温度升降的影响；

长管拖车用爆破片的爆破压力一般设定为33.3MPa，充、卸气作业中的压力为0.5~20MPa，充卸气的频次每天基本不少于1~2次，与此同时，充气过程中瓶体内的温度会瞬间升高。随着压力、温度的变化，爆破片装置如果长期始终处于屈服或者接近屈服的状况，就容易导致爆破片装置使用寿命降低提前爆破。

探讨：爆破片装置有正拱形爆破片、反拱形爆破片、平板形爆破片、石墨形爆破片四个类别。目前在长管拖车上使用的有正拱普通型、平板普通型两种爆破片装置。

这两种爆破片的操作压力比分别是0.7、0.5（出自《GB567.2-2012《爆破片安全装置第2部分：应用、选择与安装》中附录A表A.1爆破片选型指南）。在爆破压力为33.3MPa的前提下，爆破片的爆破压力允差为±5%。爆破片的爆破压力为33.3MPa，出于极限考虑，我们假设爆破片的爆破压力为爆破压力允差下限得出：

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

从上面的计算数据我们可以看到，由于长管拖车充装压力为20MPa，特别是充装过程中瓶体内的温度也会瞬间升高，伴随着温度和压力的循环波动不可避免会对爆破片产生疲劳，从而影响爆破片的使用寿命，特别是平板普通型爆破片。

（3）使用过程中受外部环境温度的影响；

长管拖车气瓶的工作温度在-40℃~60℃之间，当低温时容易在爆破片的泄放侧产生凝露、结冰等情况，从而在爆破片的泄放侧产生一定的背压，同时由于爆破片的材料强度容易受温度的变化而变化，会对爆破片爆破压力有一定的影响。

探讨：爆破片由于受瓶内、瓶外的温差效应影响，或者由于雨水从泄放管道渗漏，从而在爆破片泄放侧产生凝露、甚至结冰。同时由于这类爆破片一般采用的奥氏体不锈钢，这种材质的强度对温度的变化比较敏感，在不断的温度变化中对爆破片的强度造成一定的影响，从而影响爆破片的使用寿命。这类情况在我国北方地区应该比较突出。

（4）充装介质的影响；

国内各地的气源质量相差较大，主要是硫化氢、水及其他杂质的含量控制不一。

探讨：虽然GB/T18047《车用压缩天燃气》中对硫化氢和水含量有规定，但是在执行标准的过程中，全国的各充气点控制还是存在差异的，硫化氢、水含量过大的话，可能会对爆破片的材质造成一定的腐蚀；杂质过多的话，可能会在充装及运输过程中对爆破片造成轻微的损伤；从而影响爆破片的使用寿命。

（5）外部大气环境影响；

长管拖车使用的大气环境中存在污染（化工区、沿海地区、扬尘严重的场合等）。

探讨：由于长管拖车的使用范围广，使用环境复杂。尤其是在使用过程中没有安装易熔塞、防尘片，恶劣的环境极易对爆破片造成大气腐蚀；空气中的悬浮颗粒也有可能会对运输过程中的爆破片造成轻微的损伤；从而影响爆破片的使用寿命。

（6）爆破片安装影响；

爆破片是个精密的压力敏感元件，在安装过程时如果安装不当、或野蛮装配的话，极易造成爆破片受损，爆破压力下降。

（7）爆破片质量影响；

爆破片出厂时仅做批量抽检试验，有极个别产品出现质量不稳定的情况发生。

二、当前针对爆破片非正常提前爆破的改进

由于长管拖车用爆破片非正常提前爆破的危害性非常大，各个爆破片厂家都针对这个问题都进行了产品的升级、研制、开发，虽有一定改进但仍未从根本上解决这个问题：

（1）将易熔塞和爆破片紧密的联在一起，这个组合结构只有当气瓶内压力达到爆破片的爆破压力，并且气瓶内的温度也达到易熔塞的动作温度时，这个组合泄放装置才会发生动作，泄压排放。

探讨：这个组合结构由于爆破片和易熔塞直接接触在一起，解决了平板普通型爆破片受压变形，易受疲劳提前爆破的问题。但是由于爆破片与易熔塞之间没有间隙，两者紧密的组合在一起，两者是共同承受着气瓶内的压力，两者的组合后的爆破压力会高于气瓶的设计压力。一旦气瓶内出现只有压力上升，温度没有上升，无法达到易熔塞的动作温度，就会发生气瓶爆破了而爆破片仍未爆破的情况。

（2）易熔塞串联在正拱型爆破片的泄放侧，两者中间再增加一片平板爆破片，三者之间有一定的间隙。正拱型爆破片与平板型爆破片的爆破压力一致，这样正拱型爆破片正常爆破时，后面的平板型爆破片随之爆破，不影响正常的泄压。当正拱型爆破片非正常提前爆破时，由于此时的压力没有达到爆破片的正常爆破压力，所以后面的平板型爆破片不会爆破。

探讨：这个组合结构相比单一正拱型爆破片有了更长的使用寿命，但是一旦正拱型爆破片非正常爆破后，马上就由后面的平板型爆破片承受着气瓶的压力，平板型爆破片抗疲劳能力差，平板型爆破片的使用寿命将会很短，而且由于爆破片安装在阀座内部，工作人员也无法通过外观检查发现正拱型爆破片已经爆破，仍不法解决爆破片非正常提前爆破的问题。

三、总结

随着长管推车在国内应用的越来越广泛，保有量越来越多，安全使用的问题越来越突出。从根本上解决长管拖车用爆破片非正常提前爆破的问题迫在眉睫。由于长管拖车环境使用的复杂性，导致从根本上解决提前爆破片非正常提前爆破的问题仍需一定的时间。只有通过不断的数据积累、不断的升级改进，根据实际工况开发出适用于长管拖车长期稳定使用的专用型爆破片，从根本上解决长管拖车用爆破片的非正常提前爆破问题，杜绝由于这个问题带来的安全隐患。

参考文献

（1）国家质量监督检验检疫总局，TSGZF003-2011爆破片装置安全技术监察规程[S]，2011年5月10日

（2）国家质量监督检验检疫总局，GB567.1~4-2012爆破片安全装置[S]，2012年5月11日

（3）卢川川，长管拖车用爆破片装置的设计与开发[J]，石油和化工设备，2014年第17卷（11）：72~74

（4）王丽娜，我国长管拖车的现状及安全使用[J]，中国特种设备安全，2011年第6期：51~53