浅析反拱带槽爆破片异常爆破事故与解决对策

辛飞 李强

摘 要：SF6封闭电器对于爆破片的性能有着非常高的要求，但是部分公司对爆破片的性能了解不够深入，没有对安装工人开展特殊的培训，所以实际工作中一些工人安装时对爆破片不爱惜或不注意，爆破片拱面经常受到意外损害。受损的爆破片安装到电器设备上，在电气设备运行时就会出现反拱爆破片失稳爆破的情况，从而引发大面积停电事故。基于此，本文以某爆破面失稳爆破的事故为例，开展了针对性的爆破试验，并就此对爆破片压力变动状况展开了分析，希望能够找到爆破片失稳原因和应对措施

关键词：爆破片 失稳爆破 爆破压力 损伤试验 磕碰

爆破片装置是一种由压力差驱动的非自动关闭的紧急泄压装置，能够在压力容器以及管道压力过高且未引起爆炸时提前发生爆破，从而使得容器和管道压力下降，实现对其的保护。和安全阀相比，这些装置具有结构简单、安装方便、无泄漏、泄放能力强、灵敏度高、可选材料多等特点。爆破片主要有平板型、正拱型、反拱型等结构。根据爆破原理和使用场合的不同，反拱型又分为反拱刀架型（YD）、反拱刻槽型（YC）、反拱鄂齿型（YE）和反拱带加强环型（YCT）等。其中反拱带加强环型主要适用于真空、有压力脉动的气、液介质，目前多数爆破片生产厂家均采用这种结构。

一、现有反拱带加强环型爆破片装置结构分析

该类型的爆破片装置在爆破膜拱顶的凹面加工环状的沟槽，特制加强环的边缘部和爆破膜拱顶的边缘部进行点焊，将爆破膜拱顶上的中央部的2个支点进行点焊。当系统压力达到爆破压力时，爆破膜的拱面被压缩，不稳定，沿着沟槽破裂，释放压力，保护系统。特制加强环的主要功能是，减轻了膜片翻转触发的影响，保证不会产生碎片，发生不稳定的触发时，确保其不会影响开闭。

该结构存在以下几个问题：（1）形状复杂，加工难度大。目前加强环的加工方法通常先用线切割加工外圆，然后用液压机配合爆破膜的高度成型，最后再用线切割加工外形，从而使加强环中间的两个支脚与爆破膜拱面形状一致。整个过程不仅费时，且不易保证尺寸的精度。（2）加强环直接与爆破膜受压部位点焊，在焊接时产生的高温会对爆破膜的弹性变形产生较大影响，使得爆破片的爆破压力不稳定，爆破值较为分散。造成产品合格率低，不利于组织生产。（3）当使用压力小于0.5MPa时，爆破膜翻转易受加强环根部阻挡，沿刻槽处开启效果差，泄压会受到阻碍。

二、事故描述

某220kV GIS产品设计额定气体压力为0.5MPa。某变电站安装完毕，在对I母测保间隔B相充气至0.42MPa表压时爆破片爆破，在对Ⅱ母测保B相充气至0.40MPa表压时爆破片爆破，随后现场安装人员将已爆破的爆破片进行替换。测保间隔充完气后，Ⅱ母测保间隔A相充气压力为0.49MPa，停滞2天后爆破片爆破。爆破片在低气压下失稳爆破。在爆破片的反面有明显的磕碰痕迹。

三、事故原因调查分析

该产品使用的爆破片其额定设计压力为0.7MPa，该爆破片在设备制造厂逐个经过0.7MPa的压力筛选，又经0.6MPa气体压力的检漏后，发至GIS厂家安装到GIS产品上。该站爆破片出现问题后，经过与爆破片设备制造厂联系，GIS厂家委派技术人员携带6个从事故电站返回的同批次爆破片前往爆破片设备制造厂，在爆破片设备制造厂人员协助下通过试验确定调查爆破片爆破的原因。

试验一：对这6个爆破片做了爆破筛选试验0.7MPa保持1分钟，试验合格。

试验二：SF6检漏试验，0.6MPa保持1分钟，试验合格。

试验三：从试验正常的爆破片中拿出两个进行爆破试验，它们分别在0.74MPa、0.76MPa爆破，爆破状态为全开，试验合格。

试验四：从剩余的四个爆破片中随意拿出一个做磕碰爆破试验。手拿爆破片人为地在圆滑过度的桌角轻磕一下，然后上油压机做爆破试验，结果在0.38MPa下爆破，爆破状态为失稳，试验不合格。

从以上试验中可以断定爆破片磕碰受损会影响爆破片的爆破压力，但是不同程度、不同部位的损伤对爆破压力的影响又有不同。接下来又做了以下试验：从爆破片制造厂库存成品爆破片中随机抽取试验产品，在室温下爆破片随机抽检9片，爆破压力范围1.14～1.18MPa，爆破压力偏差小于5%。

3.1 爆破片拱面中心受钝物碰压损伤试验

从成品中随机抽样3片，用手指或5kg重物挤压爆破片拱面的中心，爆破片受损后进行爆破试验。将5kg重物提起10mm左右，轻压在直径为19mm的顶杆上，在拱顶形成损伤。

试验结果： 3 片拱面中心受损爆破压力分别为0.50MPa、0.60MPa、0.64MPa，爆破形态为沿槽开缝泄漏。可见拱面中心受损后爆破压力几乎下降50%。

3.2 在爆破片拱面1/2处受钝物碰压损伤试验

在成品中随机抽样3片，用5kg重物轻压作用在爆破片拱面1/2处的圆弧形顶杆上，爆破片损伤后进行爆破。

试验结果：3片拱面1/2处用圆顶硬物损伤后的爆破压力分别为0.64MPa、0.65MPa、0.64MPa，爆破形态为沿槽开缝泄漏。爆破压力下降了45%。

3.3 尖硬物撞击爆破片拱面1/2处的损伤试验

从合格品中随机抽样3片，按图中方法用金属硬尖物撞击爆破片拱面约1/2处，金属硬尖物重量260g，尖端直径R1mm，提升高度100～300mm，形成明显损坏痕迹（注：金属硬尖物重量与常用扳手重量相同为260g）。

试验结果：3片在拱面1/2处用尖硬物撞击后，爆破压力分别为0.76MPa、0.75MPa、0.78MPa，爆破为1/4开，在撞击处的相对位置破裂，爆破压力下降大约为35%。从上述大量试验可证明，爆破片为精密压力敏感元件，无论任何损伤，爆破压力都会降低。另外以前试验也得出，夹紧力大小和均匀程度对爆破压力也有影响，特别夹紧力不均，爆破压力也会明显降低。从损伤部位对压力降低影响可以看出：爆破片拱面中心受钝物损伤后，爆破压力几乎降低50%;爆破片拱面1/2处受钝物损伤后，爆破压力大约下降了45%;爆破片拱面1/2处受尖硬物损伤后，爆破压力下降大约为35%;可见中心受损爆破压力降低程度大于边缘受损，圆端硬物损伤造成的压力降低大于尖端硬物损伤，损伤面积越大爆破压力降低越大。

四、结语

綜上所述，考虑到各个爆破片出货前的测试和检漏试验，尽量避免产品分散引起的早期爆破。根据现场回收的炸碎片分析和爆炸状态，确认事故是在使用前被破坏的。为了充分发挥爆破片的作用，必须在使用中和安装中进行保护，避免损坏。在其使用过程中必须向操作员说明厉害关系。爆破片是较为复杂的零件，要小心移动和安装。在安装过程中，为了防止爆破片损坏，必须避免磕碰和挤压。安装前，请仔细确认爆炸片的拱面，确保其没有发生损坏。如果发现损坏，不能反复使用，以免造成严重后果。

参考文献：

[1] 侯桂然， 侯征然. 反拱带槽爆破片异常爆破事故分析[J]. 中国高新技术企业， 2015（3）：85-86.

[2] 卢川川. 反拱带槽型哈氏C材料爆破片的设计[J]. 石油和化工设备， 2013（11）：66-69.

[3] 周代琼. 反拱刻槽带加强环型爆破片装置的设计[J]. 石油和化工设备， 2013（2）：21-24.