王金良(惠生工程（中國(guó)）有限公司，上海 201210)

火炬系統(tǒng)中爆破針閥選型分析
——從ASMEUD認(rèn)證說(shuō)起

王金良(惠生工程（中國(guó)）有限公司，上海 201210)

本文將從ASMEUD認(rèn)證說(shuō)起，介紹UD認(rèn)證的過(guò)程以及該認(rèn)證的重要性，并闡述了UD認(rèn)證的局限性和相關(guān)用戶對(duì)于UD認(rèn)證的常見誤區(qū)。接下來(lái)，本文討論了火炬系統(tǒng)工況對(duì)于爆破針型閥的特殊挑戰(zhàn)，分析了時(shí)間和溫度對(duì)于實(shí)際爆破壓力的影響，并以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為佐證重點(diǎn)分析了時(shí)間因素對(duì)于三類常見的爆破針型閥長(zhǎng)期可靠性的影響。最后本文提出了爆破針型閥選型時(shí)UD認(rèn)證之外的具體要求。

火炬系統(tǒng)；爆破針型閥；靜摩擦系數(shù)；UD認(rèn)證

1 引言

設(shè)置火炬系統(tǒng)的目的是將工藝裝置在各種工況下排放的無(wú)法回收和再加工的可燃物料收集并送到火炬頭及時(shí)燃燒，以確保裝置的安全運(yùn)行，并減少對(duì)環(huán)境的污染。

火炬系統(tǒng)工藝技術(shù)的安全性非常重要，如排放不暢，就有可能造成爆炸的危險(xiǎn)，對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成巨大威脅。因此，任何可能導(dǎo)致排放管道不暢通的設(shè)備均應(yīng)設(shè)置“失效安全型”的非重閉式泄壓裝置（爆破片或者爆破針型閥）作為旁路，旁路的動(dòng)作必須不依賴其它外界條件，在主路不能完成泄放任務(wù)時(shí)自動(dòng)開啟以將火炬氣泄放至火炬頭燃燒，以保證火炬系統(tǒng)自身及其上游裝置的安全性。

與爆破片相比較，設(shè)計(jì)良好的爆破針型閥具有動(dòng)作精度高、復(fù)位安全簡(jiǎn)單迅速、無(wú)需定期更換、泄放時(shí)不會(huì)產(chǎn)生碎片、長(zhǎng)期使用成本低等優(yōu)勢(shì)。因此，爆破針型閥受到越來(lái)越多用戶的青睞，成為火炬系統(tǒng)中旁路的首選。

對(duì)于多數(shù)用戶而言，爆破針型閥是一種較新的泄壓裝置，選型經(jīng)驗(yàn)欠缺。很多用戶在采購(gòu)階段對(duì)爆破針型閥認(rèn)識(shí)僅限于ASMEUD認(rèn)證，并且認(rèn)識(shí)十分有限，且某些廠家也在故意混淆某些概念，企圖打擦邊球，這會(huì)給用戶帶來(lái)諸多困惑。同時(shí)，不同爆破針型閥的設(shè)計(jì)原理和泄壓方案差別較大，即便均通過(guò)了UD認(rèn)證，不同產(chǎn)品的泄壓精度、泄壓可靠性和密封性能等關(guān)鍵指標(biāo)差異巨大，這也會(huì)使得用戶在對(duì)爆破針型閥選型時(shí)變得十分困難。

本文將從UD認(rèn)證說(shuō)起，介紹UD認(rèn)證的過(guò)程以及該認(rèn)證的重要性，并介紹相關(guān)用戶對(duì)于UD認(rèn)證的常見誤區(qū)。在此基礎(chǔ)上，本文將提出除了UD認(rèn)證之外，火炬項(xiàng)目對(duì)于爆破針型閥的其它關(guān)鍵要求進(jìn)行分析，供相關(guān)用戶在選型時(shí)參考。

2 ASMEUD認(rèn)證的過(guò)程及常見認(rèn)識(shí)誤區(qū)

2.1 ASME UD認(rèn)證過(guò)程

ASME認(rèn)證中屬于鍋爐與壓力容器范疇的有21種，如U、U2、U3、UV、UD、S等，其中UD認(rèn)證和授權(quán)鋼印是針對(duì)非重閉式泄壓裝置的。申請(qǐng)UD認(rèn)證和授權(quán)鋼印，需經(jīng)歷如下過(guò)程：

(1)申請(qǐng)單位向ASME發(fā)函，獲取、填寫并提交申請(qǐng)表格和文檔材料，并繳納相關(guān)費(fèi)用；

(2)ASME對(duì)收到的申請(qǐng)材料進(jìn)行審核，包含但不限于產(chǎn)品型式、產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算書、產(chǎn)品圖紙、材料清單、尺寸和壓力范圍、認(rèn)證介質(zhì)、流道特征、測(cè)試方法等。上述申請(qǐng)材料審核通過(guò)后，ASME會(huì)確定第一批送檢樣品的規(guī)格和數(shù)量，通常而言ASME要求的樣品規(guī)格不少于3種，每種規(guī)格不少于3臺(tái)。

(3)申請(qǐng)單位按ASME要求制造第一批送檢樣品，制造完畢后送至ASME指定的實(shí)驗(yàn)室，按照ASME規(guī)范要求進(jìn)行檢測(cè)。若樣機(jī)檢測(cè)結(jié)果不符合規(guī)范要求，申請(qǐng)將被駁回。

(4)申請(qǐng)單位接到ASME關(guān)于送檢樣品通過(guò)檢測(cè)的通知后，向ASME提出現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)檢申請(qǐng)。隨后ASME安排現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)檢時(shí)間，并要求申請(qǐng)單位準(zhǔn)備聯(lián)檢使用的樣品。

(5)按照預(yù)定的聯(lián)檢時(shí)間，ASME代表（聯(lián)檢組長(zhǎng)）抵達(dá)申請(qǐng)單位的工廠，對(duì)企業(yè)的質(zhì)量控制體系及其實(shí)施情況進(jìn)行嚴(yán)格審查，通常聯(lián)檢時(shí)間不少于兩天。聯(lián)檢內(nèi)容包括但不限于：質(zhì)控體系文件的審核；質(zhì)控團(tuán)隊(duì)的審核；質(zhì)控體系的貫徹實(shí)施的考核；分供貨商管理；原材料采購(gòu)要求及材料質(zhì)量控制；來(lái)料檢驗(yàn)程序；加工工藝；核心部件加工演示；產(chǎn)品裝配演示；無(wú)損檢測(cè)程序、演示及實(shí)施；焊接工藝評(píng)定及演示；熱處理；測(cè)量及測(cè)試設(shè)備的校驗(yàn)及評(píng)定；爆破針的材料控制、加工要求、加工過(guò)程、無(wú)損檢驗(yàn)和試驗(yàn)；爆破針型閥試驗(yàn)程序及實(shí)施；文檔保管維護(hù)；不符合項(xiàng)處理；爆破針及爆破針型閥的標(biāo)識(shí)。

(6)在ASME聯(lián)檢過(guò)程中，ASME會(huì)隨機(jī)抽取生產(chǎn)過(guò)程中的兩臺(tái)產(chǎn)品，進(jìn)行壓力和密封性能試驗(yàn)以及動(dòng)作性能試驗(yàn)。這兩臺(tái)產(chǎn)品測(cè)試合格后，ASME代表會(huì)將其鉛封，并要求作為第二批送檢樣品送至指定的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。

(7)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)檢，如果ASME代表認(rèn)為申請(qǐng)單位符合要求，其將向ASME提出頒發(fā)認(rèn)證和授權(quán)鋼印的建議。待第二批送檢樣品也通過(guò)ASME規(guī)定的測(cè)試后，ASME將向申請(qǐng)單位頒發(fā)ASME鋼印和授權(quán)證書。

在收到UD鋼印和授權(quán)證書后，持證企業(yè)方可以宣傳其認(rèn)證范圍內(nèi)（產(chǎn)品系列、尺寸、壓力均應(yīng)在認(rèn)證范圍內(nèi)）的產(chǎn)品已通過(guò)UD認(rèn)證，并承攬打UD鋼印產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。

2.2 ASME UD認(rèn)證的重要性

從以上過(guò)程不難看出，UD認(rèn)證的意義不僅僅在于對(duì)產(chǎn)品的測(cè)試，更是對(duì)質(zhì)量控制體系的嚴(yán)格考核，以保證企業(yè)能夠生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。

對(duì)于用戶而言，UD認(rèn)證更重要的意義在于ASME對(duì)于被認(rèn)證企業(yè)和產(chǎn)品的嚴(yán)格監(jiān)管，這是UD認(rèn)證的精華和核心。在取得UD認(rèn)證后，ASME代表還可隨時(shí)對(duì)認(rèn)證企業(yè)和產(chǎn)品進(jìn)行“飛行檢查”，并且在發(fā)貨前產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)控資料將在National Board（代表ASME）備案，ASME代表可對(duì)全套資料審查，而且ASME代表可隨時(shí)到產(chǎn)品安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察。所有這些對(duì)產(chǎn)品使用者而言都是一種保障，因此，相關(guān)用戶紛紛要求所供貨產(chǎn)品必須通過(guò)UD認(rèn)證，且?guī)D鋼印。多數(shù)保險(xiǎn)公司對(duì)于采用未經(jīng)ASME等權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證的產(chǎn)品的項(xiàng)目不予承保。

2.3 對(duì)于ASME UD認(rèn)證的常見認(rèn)識(shí)誤區(qū)

在實(shí)踐中，不少用戶對(duì)于爆破針型閥以及UD認(rèn)證的認(rèn)識(shí)十分有限，且某些廠家也在故意混淆某些概念，企圖打擦邊球，這給用戶帶來(lái)了諸多困惑，并造成了一些認(rèn)識(shí)誤區(qū)。

2.3.1對(duì)企業(yè)持有UD認(rèn)證與其產(chǎn)品帶UD鋼印的關(guān)系認(rèn)識(shí)不清

持有UD認(rèn)證證書是企業(yè)生產(chǎn)出ASME認(rèn)可的產(chǎn)品的必要條件，但不是充分條件。UD認(rèn)證是對(duì)企業(yè)和產(chǎn)品的雙重認(rèn)證，某企業(yè)持有UD認(rèn)證證書，并不意味著其生產(chǎn)的爆破針型閥均經(jīng)過(guò)ASME認(rèn)可并可以打UD鋼印。也就是說(shuō)，與其它類型的ASME認(rèn)證一樣，任何企業(yè)所持的UD證書都是有認(rèn)證范圍的，該認(rèn)證范圍在美國(guó)鍋爐與壓力容器國(guó)家委員會(huì)（National Board，簡(jiǎn)稱NB）的公開出版物“NB-18”中詳細(xì)列出，并在NB官方網(wǎng)站每周更新。

只有在認(rèn)證范圍內(nèi)（設(shè)計(jì)、圖紙均需與在ASME的備案一致），且嚴(yán)格遵循ASME質(zhì)控要求生產(chǎn)的產(chǎn)品，才可以打UD鋼印。對(duì)于出廠時(shí)打了UD鋼印的產(chǎn)品，ASME對(duì)其設(shè)計(jì)和質(zhì)量進(jìn)行背書。對(duì)于未打UD鋼印的產(chǎn)品，即便是由持有UD證書的廠家生產(chǎn)的，ASME也不對(duì)其設(shè)計(jì)和質(zhì)量進(jìn)行背書。

2.3.2對(duì)ASMEUD認(rèn)證的局限性認(rèn)識(shí)不足

UD認(rèn)證的局限性主要體現(xiàn)在認(rèn)證過(guò)程中兩次檢驗(yàn)所使用的閥門的尺寸、測(cè)試壓力以及要求的爆破精度與實(shí)際火炬項(xiàng)目相去甚遠(yuǎn)。據(jù)了解，受ASME測(cè)試實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件的限制：

（1）ASME選取的閥門規(guī)格較?。ㄍǔＰ∮?”），最常選取的閥門尺寸為2”、2.5”和3”。

（2）測(cè)試時(shí)通常僅選擇一個(gè)測(cè)試壓力，最常選取的測(cè)試壓力為 15 psi（100kPa）。

（3）測(cè)試條件為室內(nèi)常溫，介質(zhì)為氮?dú)狻?/p>

（4）對(duì)于爆破精度測(cè)試，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第Ⅷ卷第1冊(cè)UG 127篇的要求：當(dāng)設(shè)定壓力小于等于40 psi(300 kPa)時(shí)，爆破壓力的允許偏差不應(yīng)超過(guò)±2 psi(±15 kPa)；當(dāng)設(shè)定壓力大于40 psi(300 kPa)時(shí)，爆破壓力的允許偏差為±5%[1]。

（5）對(duì)于泄放量測(cè)試，測(cè)試的目的僅是為了驗(yàn)證閥與閥之間的泄放量是否存在較大的個(gè)體性差異，并以此考察制造商能否生產(chǎn)出個(gè)體差異性小的產(chǎn)品，而非以此定義每一個(gè)規(guī)格閥門的實(shí)際泄放量。

不難看出，相對(duì)于火炬項(xiàng)目而言，UD認(rèn)證的主要局限性包括：

第一，認(rèn)證測(cè)試中執(zhí)行的是ASME標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于爆破針型閥的最低精度要求，并不能滿足實(shí)踐中火炬項(xiàng)目（低壓應(yīng)用）對(duì)于爆破針型閥精度的要求。也就是說(shuō)，即便產(chǎn)品通過(guò)了UD認(rèn)證，也無(wú)法保證該產(chǎn)品一定能夠?qū)鹁嫦到y(tǒng)起到有效保護(hù)作用。

第二，認(rèn)證中的泄放量測(cè)試使用的閥門尺寸很小，且僅僅驗(yàn)證了閥與閥之間泄放量的一致性，閥門選型過(guò)程中應(yīng)找到合理的方法以核算閥門的泄放量。

第三，認(rèn)證測(cè)試僅限于3”以下閥門，而火炬項(xiàng)目中使用的爆破針型閥尺寸普遍在8”以上，直至28”甚至48”。能夠生產(chǎn)出通過(guò)ASME測(cè)試的閥門，未必能夠有能力生產(chǎn)火炬項(xiàng)目所需要的爆破針型閥。

第四，測(cè)試條件為室內(nèi)常溫，介質(zhì)僅為氮?dú)??；鹁嫦到y(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)條件以及環(huán)境工況比這要復(fù)雜得多。

本文將從爆破精度和泄放量核算等各個(gè)方面分別討論火炬項(xiàng)目對(duì)于爆破針型閥的其它關(guān)鍵要求。在討論爆破精度時(shí)，本文除了提出火炬系統(tǒng)對(duì)于爆破針型閥爆破精度的基本要求之外，還從長(zhǎng)期運(yùn)行角度對(duì)幾種不同設(shè)計(jì)的爆破針型閥滿足相關(guān)要求的難易程度和可能性進(jìn)行分析。

3 火炬系統(tǒng)對(duì)于爆破精度的要求

火炬系統(tǒng)是工廠的最后一道安全防線，而作為旁路使用的爆破針型閥則是火炬系統(tǒng)最后的安全保障，其必須保證在主路不能完成泄放任務(wù)時(shí)準(zhǔn)確開啟。因此，爆破精度這一參數(shù)對(duì)于火炬系統(tǒng)中爆破針型閥的選型具有特殊重要的意義，是必須著重考慮的一項(xiàng)。

火炬系統(tǒng)是全廠裝置公用的安全設(shè)施，受各個(gè)工藝裝置排放條件的制約，火炬氣總管和各個(gè)支管的最高允許背壓通常較低，也就是說(shuō)所選用爆破針型閥的設(shè)定壓力很低，通常在20～100kPa，某些低壓工況甚至低于10kPa。

如前文所述，ASME規(guī)范對(duì)于該壓力水平下爆破精度的要求為±2 psi（±15kPa）。也就是說(shuō)，如果在采購(gòu)爆破針型閥時(shí)僅規(guī)定其通過(guò)UD認(rèn)證，則其爆破精度驗(yàn)收時(shí)將執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)。這一驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)所有行業(yè)壓力容器與壓力管道的最低要求，并無(wú)法滿足火炬系統(tǒng)特殊低壓工況的要求。在火炬設(shè)計(jì)階段，工程公司及用戶必須根據(jù)其火炬系統(tǒng)的實(shí)際情況提出爆破精度的明確要求。根據(jù)近年來(lái)的工程實(shí)踐，火炬系統(tǒng)用爆破針閥的動(dòng)作精度可規(guī)定為：當(dāng)整定壓力高于40kPa時(shí)，精度為±5%；當(dāng)整定壓力低于40kPa時(shí)，精度為±2kPa。

眾所周知，如何保證超低壓力工況下較高的泄壓精度，對(duì)于任何泄壓裝置而言，均是一個(gè)挑戰(zhàn)，爆破針型閥也不會(huì)例外。因此，本文將著重分析幾種不同設(shè)計(jì)的爆破針型閥滿足火炬項(xiàng)目精度要求的難易程度和可能性。

此外需要特別指出的是，火炬系統(tǒng)的特殊低壓工況決定了任何能夠引起實(shí)際爆破壓力發(fā)生改變、漂移的因素都應(yīng)該格外注意辨明，并請(qǐng)爆破針型閥廠家提出合理且成熟的解決方案。對(duì)實(shí)際爆破壓力會(huì)產(chǎn)生顯著影響的因素包括時(shí)間和介質(zhì)溫度等因素，本文也將著重分析。

3.1 爆破精度與密封性能難以兼得

爆破針型閥主要由開關(guān)閥體和泄壓觸發(fā)機(jī)構(gòu)兩部分組成[2]，其中泄壓觸發(fā)機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理如下：介質(zhì)壓力作用在加載元件上產(chǎn)生動(dòng)力，此動(dòng)力在克服相關(guān)阻力后的剩余力經(jīng)加載機(jī)構(gòu)作用在爆破針上，當(dāng)爆破針承受的載荷達(dá)到其失穩(wěn)臨界載荷時(shí)，其會(huì)失穩(wěn)彎曲進(jìn)而觸發(fā)泄壓。

相關(guān)阻力（主要是摩擦力）有一定的變動(dòng)性，不可能100%地精確計(jì)算，因此，控制相關(guān)阻力與介質(zhì)動(dòng)力相比較所占的比例對(duì)于保證爆破針型閥精度至關(guān)重要。阻力與介質(zhì)動(dòng)力相比較所占的比例越低，阻力的變動(dòng)性對(duì)于爆破針型閥精度的影響越小，越有利于保證爆破針型閥的精度。

為提高爆破精度，爆破針型閥的設(shè)計(jì)人員必須盡力降低相關(guān)阻力，例如，降低密封副之間的摩擦力。然而，密封副之間的摩擦力是不能隨意降低的，原因是這些密封副之間的摩擦力在某種程度上與密封性能是成正比的，為保證密封性能，就必須得有一定水平的摩擦力。

金屬密封副表面無(wú)論經(jīng)過(guò)多么精密的加工，從微觀角度來(lái)講，其表面總是凹凸不平的，存在溝槽，這些溝槽成為密封面的泄漏通道，因此必須在一定的力的作用下，使密封元件表面嵌入到密封面的凹凸不平處，將溝槽填沒(méi)或形成微觀毛細(xì)管，消除上述泄漏通道。為實(shí)現(xiàn)密封，有效密封面單位面積上的壓緊力（即實(shí)際密封比壓）需要大于密封材料的必須比壓，并且有效密封面應(yīng)達(dá)到一定的寬度，以保證微觀毛細(xì)管具有一定的長(zhǎng)度，從而保證密封效果。

火炬系統(tǒng)中介質(zhì)動(dòng)力的稀缺性決定了設(shè)計(jì)人員必須竭盡全力降低相關(guān)阻力。多數(shù)廠家采取的第一個(gè)措施便是減小密封元件的寬度以降低密封副之間的摩擦力，但這必然會(huì)犧牲密封性能和使用壽命。在與某廠家交流時(shí)，曾注意到該廠家對(duì)于其火炬系統(tǒng)用爆破針型閥僅承諾啟閉25次，啟閉25次后應(yīng)更換主密封，否則無(wú)法保證閥門的密封性能，這便是由提高精度而減小密封元件寬度造成的，因此，該廠家推薦為每臺(tái)閥門均準(zhǔn)備一套密封元件作為備件[3]。其它廠家的爆破針型閥，如果設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)存在類似的問(wèn)題。

火炬氣均為易燃易爆氣體，爆破針型閥必須擁有良好的密封性能，既要杜絕外漏，又要避免內(nèi)漏以防止回火閃爆的發(fā)生。因此，當(dāng)爆破針型閥廠家對(duì)精度作出優(yōu)于ASME標(biāo)準(zhǔn)的承諾時(shí)，應(yīng)要求廠家充分解釋其提高精度的措施以判斷其是否存在顧此失彼的傾向。

3.2 時(shí)間對(duì)于爆破壓力的影響

ASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定爆破針型閥出廠時(shí)需要做兩次爆破試驗(yàn)，也就是說(shuō)只要這兩次試驗(yàn)的爆破壓力落在了允許偏差范圍之內(nèi)，就認(rèn)為爆破精度符合要求。然而，爆破針型閥的用戶更應(yīng)該關(guān)注的是安裝一段時(shí)間之后的實(shí)際爆破壓力，這一點(diǎn)在爆破針型閥選型時(shí)經(jīng)常被遺忘。而實(shí)際上，密封副之間的摩擦力會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，這種變化會(huì)直接影響實(shí)際爆破壓力。

摩擦學(xué)相關(guān)研究表明，兩個(gè)剛性體接觸時(shí)的摩擦系數(shù)只與接觸表面的形貌有關(guān)。然而，表面硬度和彈性差別較大的表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的摩擦行為更加復(fù)雜，摩擦不再只與接觸表面形貌有關(guān)，還與接觸副材料、靜接觸的持續(xù)時(shí)間、溫度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、預(yù)壓縮率以及材料的磨損與老化程度等諸多因素相關(guān)。

橡膠或塑料密封圈與對(duì)偶件形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)之前需要克服的靜摩擦力主要由兩部分組成[4]：

第一部分是粘附力。當(dāng)非金屬密封圈與剛性的對(duì)偶件之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，密封圈表層的分子鏈與剛性對(duì)偶件的粗糙峰會(huì)由于分子之間的范德華力而發(fā)生黏著，形成類似于冷焊點(diǎn)一樣的節(jié)點(diǎn)，滑動(dòng)作用對(duì)這些分子鏈產(chǎn)生了拉伸、破壞、回彈等作用，產(chǎn)生了粘附力Fa。

第二部分遲滯力，非金屬密封圈在滑動(dòng)時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)許多剛性體的粗糙峰，由于非金屬的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其對(duì)偶件，所以非金屬會(huì)被反復(fù)擠壓變形然后再?gòu)?fù)原。在這個(gè)擠壓復(fù)原過(guò)程中，非金屬內(nèi)部產(chǎn)生了能量損失，也就是滯后損失，這部分能量損耗由外力做功來(lái)彌補(bǔ)，這個(gè)力就是遲滯力Fh。

為減小密封副之間的摩擦力或者摩擦力的變動(dòng)性，爆破針型閥廠家通常會(huì)采取以下措施：

其一，降低對(duì)偶件的表面粗糙度。相關(guān)試驗(yàn)證明，當(dāng)物體表面特別光滑時(shí)，粘附力占主導(dǎo)，摩擦力隨表面粗糙度的減小而增大。當(dāng)表面粗糙度增加到一定程度時(shí)，遲滯力占主導(dǎo)，摩擦力隨表面粗糙度的增加而增大。也就是說(shuō)，當(dāng)表面粗糙度降低到一定程度時(shí)，繼續(xù)降低表面粗糙度并不能減小摩擦力，因?yàn)榇藭r(shí)密封圈與對(duì)偶件表面貼合緊密，粘附力變大。并且當(dāng)對(duì)偶件的表面粗糙度低至一定水平時(shí)，其表面潤(rùn)滑膜難以維持，摩擦力反而增大。

表1 直接加載式直線開啟爆破針型閥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

其二，采用潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑膜在一定的程度上能將對(duì)偶件的粗糙峰與密封圈表面分開，急劇降低兩者之間的粘附作用，從而幾乎消除粘附力。相關(guān)試驗(yàn)和研究表明，潤(rùn)滑劑的存在不僅能夠極大降低密封副之間的摩擦力，也能夠消除摩擦力的變動(dòng)性，這對(duì)于提高爆破針型閥的動(dòng)作精度極其重要。

然而，隨著非金屬密封圈與其對(duì)偶件的靜接觸持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)，它們之間的潤(rùn)滑劑會(huì)被擠出，并且非金屬密封圈的分子會(huì)由于微布朗運(yùn)動(dòng)（分子熱運(yùn)動(dòng)）遷移到對(duì)偶件的表面，逐漸形成轉(zhuǎn)移膜。隨著潤(rùn)滑劑被擠出以及轉(zhuǎn)移膜的形成，靜摩擦系數(shù)會(huì)逐漸升高。國(guó)外學(xué)者關(guān)于靜接觸持續(xù)時(shí)間對(duì)靜摩擦系數(shù)的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得出了一些材料與304不銹鋼對(duì)偶副之間的靜摩擦系數(shù)增加量與靜接觸持續(xù)時(shí)間之間關(guān)系的擬合曲線。其中常見的密封材料VITON的曲線如下圖1所示。[5]

從以上曲線不難看出：首先，密封圈與其對(duì)偶件之間的靜摩擦系數(shù)會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷增加；其次，在靜接觸初期，靜摩擦系數(shù)的增加速度較慢，也就是說(shuō)爆破針型閥的動(dòng)作圧力增加會(huì)較慢，這為爆破針型閥通過(guò)出廠時(shí)兩次試驗(yàn)提供了條件；再次，在靜接觸一定時(shí)間后，靜摩擦系數(shù)會(huì)進(jìn)入加速增加階段；最后，在結(jié)束加速增加階段之后，靜摩擦系數(shù)會(huì)進(jìn)入低速增加階段。

靜接觸時(shí)間對(duì)于靜摩擦系數(shù)的影響在爆破針型閥選型時(shí)經(jīng)常被忽略，結(jié)果導(dǎo)致用戶會(huì)選擇出廠時(shí)能夠通過(guò)爆破試驗(yàn)但安裝一段時(shí)間后爆破壓力卻嚴(yán)重漂移而不能有效保護(hù)火炬系統(tǒng)的產(chǎn)品。

圖1 靜摩擦系數(shù)增加量與靜接觸持續(xù)時(shí)間之間關(guān)系的擬合曲線

圖2 直接加載式直線開啟爆破針型閥

3.3 溫度對(duì)于爆破壓力的影響

除非特殊規(guī)定，爆破針型閥出廠試驗(yàn)均在常溫下進(jìn)行。然而，火炬氣來(lái)自工廠內(nèi)不同生產(chǎn)裝置或者壓力儲(chǔ)罐，不同來(lái)源的火炬氣在溫度等方面差異很大，有的火炬氣可能是極端低溫或者極端高溫。因此，在爆破針型閥選型時(shí)應(yīng)充分考慮介質(zhì)溫度這一因素。溫度對(duì)于爆破針型閥的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

其一，破壞密封材料而帶來(lái)泄漏，包括外漏和內(nèi)漏。多數(shù)密封材料在超低溫狀態(tài)下，都會(huì)變硬變脆，失去彈性和韌性，從而喪失密封性能，而在高溫狀態(tài)下（超過(guò)200℃），多數(shù)密封材料也會(huì)損壞失效而失去密封作用（甚至熔化），而無(wú)法保證密封。在這種情況下，爆破針型閥不僅不能保護(hù)相關(guān)設(shè)施，還可能因?yàn)閮?nèi)漏和外漏成為安全隱患。

其二，非金屬材料的膨脹系數(shù)較金屬材料大得多，常用的非金屬密封材料的線性膨脹系數(shù)較鋼材高3～10倍。也就是說(shuō)，非金屬材料對(duì)溫度的影響十分敏感，在溫度大幅度變化時(shí)，密封圈與相應(yīng)密封副之間的配合關(guān)系和摩擦力會(huì)發(fā)生改變，也就是說(shuō)爆破壓力會(huì)大幅度改變。

表2 先導(dǎo)式式直線開啟爆破針型閥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

此外，對(duì)于超低溫應(yīng)用，若未設(shè)置長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)，超低溫介質(zhì)的冷量會(huì)傳遞至閥桿密封以及密封之外的區(qū)域（甚至包括泄壓觸發(fā)機(jī)構(gòu)區(qū)域），使得這些區(qū)域會(huì)結(jié)冰，導(dǎo)致閥門卡死而無(wú)法開啟，更談不上如何能夠保證動(dòng)作精度。關(guān)于此問(wèn)題，之前的研究中已經(jīng)詳細(xì)論證，在此不再贅述[6]。

3.4 不同設(shè)計(jì)爆破針型閥對(duì)于火炬系統(tǒng)保護(hù)有效性分析

介質(zhì)動(dòng)力的稀缺性決定了并非任何一種設(shè)計(jì)的爆破針型閥均適用于火炬系統(tǒng)。以下將簡(jiǎn)要介紹三種不同設(shè)計(jì)的爆破針型閥的工作原理并分析它們長(zhǎng)期保證精度的難度和可能性。

3.4.1直接加載式直線開啟爆破針型閥

直接加載式直線開啟爆破針型閥的典型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。這種類型爆破針型泄壓閥的開關(guān)閥本體部分的密封是基于柱塞原理設(shè)計(jì)的，由鑲嵌于柱塞型閥瓣外側(cè)的密封環(huán)與閥體內(nèi)側(cè)的閥座間的過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)。這種類型的爆破針型閥的柱塞式閥瓣承受介質(zhì)壓力而產(chǎn)生動(dòng)力，此動(dòng)力在克服相關(guān)阻力（包括閥桿與閥蓋密封元件之間的摩擦力和活塞與閥座之間的摩擦力等）后的剩余力通過(guò)與閥瓣一體的閥桿沿其軸向直接加載在爆破針上。當(dāng)作用在閥瓣上的動(dòng)力達(dá)到一定極限時(shí)，爆破針失穩(wěn)彎曲，閥瓣與閥座會(huì)脫離進(jìn)而達(dá)到泄壓的目的。

以往研究曾對(duì)此類爆破針型閥的局限性進(jìn)行了詳細(xì)論述[7]，包括：其一，開啟時(shí)閥瓣對(duì)于閥蓋的沖擊力巨大，大口徑閥門更是如此，甚至可能將閥蓋沖破；其二，復(fù)位時(shí)密封件極易咬傷而無(wú)法繼續(xù)保證密封性能；其三，該類型爆破針型閥用作旁路時(shí)爆破針、閥桿、閥瓣等部件均處于水平位置，這會(huì)造成密封元件的偏壓而增大摩擦力的變動(dòng)性而使得動(dòng)作精度難以保證。

然而，這些研究并未就時(shí)間對(duì)于該類爆破針型閥長(zhǎng)期爆破精度的影響進(jìn)行闡述。該類爆破針型閥的密封均由非金屬密封圈保證。如上文所述，非金屬密封圈與其對(duì)偶件之間的靜摩擦系數(shù)會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷增加，這會(huì)導(dǎo)致該類爆破針型閥安裝后的實(shí)際爆破壓力會(huì)持續(xù)升高而無(wú)法有效保護(hù)火炬系統(tǒng)。

某爆破針型閥廠家曾就時(shí)間對(duì)于爆破針型閥長(zhǎng)期爆破壓力的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。該實(shí)驗(yàn)性研究所采用的閥門信息及獲得的數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

在實(shí)驗(yàn)之前，該廠家抽取了一臺(tái)3”閥門，將其爆破針置于水平位置（即：與實(shí)際用作旁路時(shí)相同的位置）進(jìn)行了20次爆破試驗(yàn)。然后將該閥門的爆破針置于鉛直位置進(jìn)行了20次爆破試驗(yàn)。兩次結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)鉛直位置明顯優(yōu)于水平位置的爆破精度。這說(shuō)明密封元件偏壓造成的摩擦力變動(dòng)性的確明顯降低了爆破針型閥的動(dòng)作精度。為了消除密封件偏壓這一擾動(dòng)因素，上表中所有爆破壓力均是在爆破針處于鉛直位置時(shí)測(cè)得。

從以上9組實(shí)驗(yàn)不難看出，所有9組試驗(yàn)均表明，實(shí)測(cè)爆破壓力會(huì)隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而持續(xù)升高，而且靜置時(shí)間越長(zhǎng)，爆破壓力升高的幅度越大，這顯然會(huì)導(dǎo)致該類爆破針型閥安裝后無(wú)法長(zhǎng)期有效保護(hù)火炬系統(tǒng)，靜置6周后偏離值已經(jīng)大大超過(guò)ASME規(guī)范允許的最大偏差。并且，從上表中數(shù)據(jù)中看出，爆破壓力的升高幅度隨著閥門尺寸加大有增大的趨勢(shì)，也就是說(shuō)，火炬系統(tǒng)中應(yīng)用的更大口徑閥門的爆破壓力升高幅度可能會(huì)更大。

此外，值得注意的是，該類爆破針型閥的設(shè)計(jì)決定了，其無(wú)法設(shè)置長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)，無(wú)論應(yīng)用于高溫還是低溫介質(zhì)，閥桿密封和閥座密封都會(huì)受到介質(zhì)溫度的損害而失效，也無(wú)法保證動(dòng)作精度。

圖4 膜片加載先導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)開啟爆破針型閥

3.4.2先導(dǎo)式直線開啟爆破針型閥

先導(dǎo)式直線開啟爆破針型閥的設(shè)計(jì)原理與先導(dǎo)式安全閥的原理相似。如圖3所示，先導(dǎo)閥的上腔通過(guò)連通管與系統(tǒng)下游管道連通，先導(dǎo)閥泄壓時(shí)壓力會(huì)向系統(tǒng)下游管道泄放。先導(dǎo)閥下腔與主閥的上腔連通，而主閥的上腔和下腔通過(guò)主閥閥瓣上的小孔都與系統(tǒng)上游管道連通。因此，主閥下腔、上腔和先導(dǎo)閥的下腔都是與上游管道連通的，這幾部分的壓力與上游管道壓力相等。

當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)泄壓設(shè)定值時(shí)，爆破針失穩(wěn)，先導(dǎo)閥會(huì)向系統(tǒng)下游管道泄壓。此時(shí)主閥上腔的壓力會(huì)迅速向下游管道泄放而降低，下腔與上腔之間的壓差會(huì)使主閥閥瓣的下表面壓力大于上表面壓力，此壓力差會(huì)將主閥閥瓣從主閥閥座上推開，從而實(shí)現(xiàn)上游介質(zhì)向下游泄壓。

以往研究曾對(duì)此類爆破針型閥應(yīng)用于火炬系統(tǒng)的劣勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)[7]，包括：其一，主閥復(fù)位時(shí)密封件極易咬傷而造成泄漏；其二，對(duì)于設(shè)定壓力較低的工況，該類爆破針型閥可能無(wú)法開啟而無(wú)法保護(hù)火炬系統(tǒng)；其三，主閥閥桿可能對(duì)人身造成傷害。

然而，這些研究并未就時(shí)間對(duì)于該類爆破針型閥爆破精度甚至閥門能否開啟的影響進(jìn)行論述。該類爆破針型閥的密封由非金屬密封圈實(shí)現(xiàn)，這些非金屬密封圈與其對(duì)偶件之間靜摩擦系數(shù)隨著時(shí)間推移的增加，會(huì)導(dǎo)致該類爆破針型閥安裝后爆破壓力持續(xù)升高，也可能會(huì)導(dǎo)致主閥無(wú)法開啟而帶來(lái)災(zāi)難性后果。

某爆破針型閥廠家曾就時(shí)間對(duì)于該類爆破針型閥爆破壓力以及主閥開啟的影響進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)。這些試驗(yàn)采用的閥門信息及獲得的數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

這類先導(dǎo)式閥門的先導(dǎo)閥采用了直接加載式直線開啟爆破針型閥。對(duì)于6”閥門的實(shí)驗(yàn)，在爆破壓力升高方面獲得的結(jié)果與直接加載式直線開啟爆破針型閥相似。由于其先導(dǎo)閥為水平放置，靜置之前20次實(shí)驗(yàn)獲得的爆破精度較差。

對(duì)于8”閥門的實(shí)驗(yàn)，由于其設(shè)定壓力為30kPa，其先導(dǎo)閥使用的密封元件的直徑遠(yuǎn)小于設(shè)定壓力為100kPa的閥門，故靜置之前20次實(shí)驗(yàn)獲得的爆破精度優(yōu)于6”閥門。

在靜置9周之后，將壓力升高至50kPa，閥門沒(méi)有動(dòng)作，也就是說(shuō)，爆破壓力至少較之前試驗(yàn)獲取的最大值升高了16.1kPa。

此時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員將爆破針取下，空打閥門，以驗(yàn)證靜置時(shí)間對(duì)于主閥開啟的影響。當(dāng)壓力升高至27.6kPa時(shí)，不帶針的先導(dǎo)閥動(dòng)作，但主閥未隨著先導(dǎo)閥的開啟而開啟。這說(shuō)明，主閥密封元件與其密封副之間的持續(xù)靜接觸使得靜摩擦系數(shù)大幅度增加，導(dǎo)致主閥下腔與上腔之間形成的壓差不足以將主閥閥瓣從主閥閥座上推開。

從以上2組實(shí)驗(yàn)不難看出，靜置時(shí)間這一因素對(duì)于該類閥門的影響體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：其一：導(dǎo)致爆破壓力升高；其二，導(dǎo)致主閥密封元件與其密封副之間的摩擦力增加，甚至導(dǎo)致主閥在先導(dǎo)閥動(dòng)作后無(wú)法開啟。這些對(duì)于火炬系統(tǒng)而言，都是巨大的安全隱患。

3.4.3膜片加載先導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)開啟爆破針型閥

該類閥門將爆破針技術(shù)、膜片加載技術(shù)及角行程開關(guān)閥完美地結(jié)合起來(lái)，其動(dòng)作原理如圖4所示。

爆破針型先導(dǎo)閥的腔體通過(guò)壓力連通管線與蝶閥上游相連接，介質(zhì)壓力通過(guò)膜片加載在閥桿上并傳遞至爆破針。當(dāng)管線內(nèi)壓力小于設(shè)定壓力時(shí)，爆破針保持穩(wěn)定，與閥桿固定連接為一體的鎖止卡套將兩個(gè)鎖止手柄卡住，使得鎖止手柄將助力機(jī)構(gòu)的頂桿頂住，蝶閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)管線內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定壓力，爆破針失穩(wěn)彎曲而喪失承載能力，管線內(nèi)介質(zhì)壓力將推動(dòng)膜片并進(jìn)而帶動(dòng)鎖止卡套向右移動(dòng)直至失去對(duì)鎖止手柄的約束。此時(shí)，鎖止手柄將釋放助力機(jī)構(gòu)的頂桿，助力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)蝶閥開啟而達(dá)到泄壓的目的。

該類爆破針型閥的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

第一，在設(shè)計(jì)上將先導(dǎo)閥與主閥的摩擦系統(tǒng)隔離開來(lái)，使得先導(dǎo)閥的動(dòng)作不受主閥密封系統(tǒng)摩擦力的影響，也就是說(shuō)主閥密封系統(tǒng)摩擦力對(duì)于先導(dǎo)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作不會(huì)產(chǎn)生影響，而主閥本身是是通過(guò)彈簧式執(zhí)行器開啟的，主閥選擇時(shí)無(wú)需考慮介質(zhì)壓力產(chǎn)生的動(dòng)力的制約，可選擇密封等級(jí)很高的蝶閥，主閥密封性能得以保證。

第二，爆破針型先導(dǎo)閥采用膜片作為加載元件，解決了其它爆破針型閥存在的動(dòng)作精度與密封性能無(wú)法同時(shí)兼顧的問(wèn)題。膜片具有彈性變形大、密封性好等特點(diǎn)，徹底解決了閥芯與閥座配合不可靠而產(chǎn)生泄漏的問(wèn)題以及閥芯與閥座之間的摩擦力變動(dòng)性較大而無(wú)法保證精度的問(wèn)題。

某爆破針型閥廠家曾就時(shí)間對(duì)于該類閥門長(zhǎng)期爆破壓力的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。該實(shí)驗(yàn)性研究所采用的閥門信息及獲得的數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

從以上6組實(shí)驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)靜置時(shí)間這一因素對(duì)于爆破壓力的影響。也就是說(shuō)，該類型爆破針型閥通過(guò)其更加合理的設(shè)計(jì)，保證了同時(shí)獲得最佳的爆破精度和密封性能，并且長(zhǎng)期爆破精度可以保證。

此外，先導(dǎo)閥與主閥之間有足夠長(zhǎng)的連接管，并且先導(dǎo)閥和連接管內(nèi)的介質(zhì)始終處于不流動(dòng)的狀態(tài)，這意味著不論爆破針失穩(wěn)與否，內(nèi)部介質(zhì)都不會(huì)流動(dòng)。此結(jié)構(gòu)可保證溫度梯度的形成，保證了先導(dǎo)閥始終處于常溫下而不受高溫或超低溫介質(zhì)的影響。并且，該類爆破針型閥可以使用金屬密封蝶閥，這些均保證了該類爆破針型閥既適用于高溫工況，又適用于超低溫工況。

4 火炬系統(tǒng)對(duì)于爆破針型閥泄放量的要求

ASME對(duì)于流阻系數(shù)的測(cè)試更多的是為了驗(yàn)證閥與閥之間的泄放量是否存在較大的個(gè)體性差異，并以此考察制造商能否生產(chǎn)出個(gè)體差異性小的產(chǎn)品。在本質(zhì)上這是一種泄放量一致性測(cè)試，并非以此定義每一個(gè)規(guī)格閥門的實(shí)際泄放量。

并且ASME實(shí)驗(yàn)室條件有限，決定了試驗(yàn)對(duì)象和試驗(yàn)工況極其有限，因此，ASME認(rèn)證也有其局限性；受ASME實(shí)驗(yàn)室條件所限，只能測(cè)試3寸以下的閥門。而且廠家可以選擇某種方式(真實(shí)產(chǎn)品或等比例模型)選取樣品送檢，各個(gè)廠家選取樣品的方式不同，決定了廠家之間的流阻系數(shù)不具有可比性。

在實(shí)踐中，為了突破ASME試驗(yàn)的局限性，更好地反應(yīng)閥門的真實(shí)泄放量，在需要核算流通能力時(shí)，可以要求爆破針型閥廠家提供Cv值，以依據(jù)TP-410按照閥門尺寸、介質(zhì)物性、操作溫度、流體壓力等工況條件以及閥門的Cv值計(jì)算閥門的真實(shí)泄放能力。這一計(jì)算方法，是相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)外工程公司普遍認(rèn)可的計(jì)算方法[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

火炬系統(tǒng)作為全廠共用的安全設(shè)施，工藝技術(shù)的安全性至關(guān)重要，如排放不暢，就有可能造成爆炸的危險(xiǎn)，對(duì)火炬自身以及上游設(shè)備和人員造成巨大威脅。作為火炬系統(tǒng)的最后一道安全防線，爆破針型閥的選型十分關(guān)鍵，必須全面考慮各方面因素以確保其能夠長(zhǎng)期可靠地起到保護(hù)作用。

在火炬系統(tǒng)采購(gòu)過(guò)程中，通常要求爆破針型閥通過(guò)ASME UD認(rèn)證，并在供貨時(shí)帶UD鋼印。這是十分重要的，產(chǎn)品帶UD鋼印意味著ASME對(duì)于這些產(chǎn)品的嚴(yán)格監(jiān)管和質(zhì)量背書。然而，火炬用戶必須認(rèn)識(shí)到，UD認(rèn)證應(yīng)該是對(duì)爆破針型閥的入門級(jí)最低要求?；鹁嫦到y(tǒng)需要的并不只是通過(guò)UD認(rèn)證的爆破針型閥，而是能夠長(zhǎng)期可靠地精確泄壓的產(chǎn)品。

除了介紹UD認(rèn)證的局限性和相關(guān)用戶對(duì)于UD認(rèn)證的常見誤區(qū)之外，本文重點(diǎn)討論了火炬系統(tǒng)的特殊低壓工況對(duì)于爆破針型閥的挑戰(zhàn)，并分析了時(shí)間和溫度對(duì)于實(shí)際爆破壓力的影響。

本文還以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為佐證分析了時(shí)間因素對(duì)于三類常見的爆破針型閥長(zhǎng)期可靠性的影響。對(duì)于直接加載式和先導(dǎo)式直線開啟這兩類爆破針型閥而言，實(shí)際爆破壓力會(huì)隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而持續(xù)升高，并且靜置時(shí)間越長(zhǎng)，爆破壓力升高的幅度越大，靜置6周后偏離值已經(jīng)大大超過(guò)ASME規(guī)范允許的最大偏差，這顯然會(huì)導(dǎo)致這兩種爆破針型閥安裝后均無(wú)法長(zhǎng)期有效保護(hù)火炬系統(tǒng)。此外，對(duì)于先導(dǎo)式直線開啟爆破針型閥而言，主閥密封元件與其密封副之間的持續(xù)靜接觸會(huì)使得靜摩擦系數(shù)大幅度增加，導(dǎo)致主閥下腔與上腔之間形成的壓差可能不足以將主閥閥瓣從主閥閥座上推開，致使主閥無(wú)法開啟。

而膜片加載的先導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)開啟爆破針型閥，通過(guò)其創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，既解決了其它爆破針型閥存在的動(dòng)作精度與密封性能無(wú)法同時(shí)兼顧的問(wèn)題，同時(shí)獲得很高的精度和可靠的密封，又不存在因靜置時(shí)間推移而造成爆破壓力升高的問(wèn)題，是火炬系統(tǒng)的合適選擇。

總結(jié)來(lái)看，火炬用戶和設(shè)計(jì)方在選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況要求提出UD認(rèn)證之外的具體要求，包括但不限于：第一，應(yīng)明確規(guī)定爆破針閥的爆破精度，根據(jù)近年來(lái)的工程實(shí)踐，火炬系統(tǒng)用爆破針閥的動(dòng)作精度可規(guī)定為：當(dāng)整定壓力高于40kPa時(shí)，精度為±5%；當(dāng)整定壓力低于40kPa時(shí)，精度為±2kPa。并應(yīng)要求廠家解釋其如何做到精度與密封性能兼顧。第二，應(yīng)要求廠家解釋其如何保證閥門在安裝一段時(shí)間后爆破壓力不發(fā)生漂移改變。第三，對(duì)于高溫和超低溫等工況，應(yīng)要求廠家解釋其如何消除介質(zhì)溫度對(duì)于爆破精度和密封性能的不利影響。第四，應(yīng)采用有實(shí)際使用業(yè)績(jī)的產(chǎn)品，畢竟UD認(rèn)證測(cè)試僅限于3”以下閥門，而火炬項(xiàng)目中使用的爆破針型閥尺寸普遍在8”以上，能夠生產(chǎn)出通過(guò)ASME測(cè)試的閥門，未必能夠有能力生產(chǎn)火炬項(xiàng)目所需要的爆破針型閥。第五，如果有條件，可以要求爆破針閥生產(chǎn)廠家進(jìn)行爆破精度、密封性能和爆破壓力隨時(shí)間飄移的相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以實(shí)地考察廠家能力。

[1]ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第Ⅷ卷第1冊(cè),2010.

[2]API Standard 520,Sizing,Selection,and Installation of Pressure-relieving Devices Part I—Sizing and Selection,2014.

[3]Buckling Pin Pressure Relief Technology,BSamp;B Pressure SafetyManagement,L.L.C.公司公開出版物(Catalogue77-1015).

[4]溫詩(shī)鑄,黃平.摩擦學(xué)原理[M].第4版.北京:清華大學(xué)出版社.2012.

[5]LaurenceW.McKeen.Fatigue and Tribological Properties of Plastics and Elastomers(First Edition)[M].Oxford:William An?drew Publishing,1994.

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[8]Crane Technical Paper TP-410,Flow of Fluid Through Valves,Pipeand Fittings

This paper analyzes the selection of buckling pin valves.It introduces the processand importance of ASMEUD cer?tification,and describes themain lim itationsof and m isunderstand?ingson UD certification.Themain challenges for the buckling pin valve in flare system isdiscussed due to its low pressure service con?dition,and the influence of time and temperature on the bursting pressure isanalyzed.Some experimentaldata are used to prove the influence of time on the reliability of buckling pin valve in the long term.In the end,the main requirements on buckling pin valvesbesidesUD certification are summarized.

Flare System;Buckling Pin Valve;Static Friction Coefficient;UD Certification