淺析反拱帶槽爆破片異常爆破事故與解決對策

辛飛 李強

摘 要：SF6封閉電器對于爆破片的性能有著非常高的要求，但是部分公司對爆破片的性能了解不夠深入，沒有對安裝工人開展特殊的培訓，所以實際工作中一些工人安裝時對爆破片不愛惜或不注意，爆破片拱面經常受到意外損害。受損的爆破片安裝到電器設備上，在電氣設備運行時就會出現反拱爆破片失穩爆破的情況，從而引發大面積停電事故。基于此，本文以某爆破面失穩爆破的事故為例，開展了針對性的爆破試驗，并就此對爆破片壓力變動狀況展開了分析，希望能夠找到爆破片失穩原因和應對措施

關鍵詞：爆破片 失穩爆破 爆破壓力 損傷試驗 磕碰

爆破片裝置是一種由壓力差驅動的非自動關閉的緊急泄壓裝置，能夠在壓力容器以及管道壓力過高且未引起爆炸時提前發生爆破，從而使得容器和管道壓力下降，實現對其的保護。和安全閥相比，這些裝置具有結構簡單、安裝方便、無泄漏、泄放能力強、靈敏度高、可選材料多等特點。爆破片主要有平板型、正拱型、反拱型等結構。根據爆破原理和使用場合的不同，反拱型又分為反拱刀架型（YD）、反拱刻槽型（YC）、反拱鄂齒型（YE）和反拱帶加強環型（YCT）等。其中反拱帶加強環型主要適用于真空、有壓力脈動的氣、液介質，目前多數爆破片生產廠家均采用這種結構。

一、現有反拱帶加強環型爆破片裝置結構分析

該類型的爆破片裝置在爆破膜拱頂的凹面加工環狀的溝槽，特制加強環的邊緣部和爆破膜拱頂的邊緣部進行點焊，將爆破膜拱頂上的中央部的2個支點進行點焊。當系統壓力達到爆破壓力時，爆破膜的拱面被壓縮，不穩定，沿著溝槽破裂，釋放壓力，保護系統。特制加強環的主要功能是，減輕了膜片翻轉觸發的影響，保證不會產生碎片，發生不穩定的觸發時，確保其不會影響開閉。

該結構存在以下幾個問題：（1）形狀復雜，加工難度大。目前加強環的加工方法通常先用線切割加工外圓，然后用液壓機配合爆破膜的高度成型，最后再用線切割加工外形，從而使加強環中間的兩個支腳與爆破膜拱面形狀一致。整個過程不僅費時，且不易保證尺寸的精度。（2）加強環直接與爆破膜受壓部位點焊，在焊接時產生的高溫會對爆破膜的彈性變形產生較大影響，使得爆破片的爆破壓力不穩定，爆破值較為分散。造成產品合格率低，不利于組織生產。（3）當使用壓力小于0.5MPa時，爆破膜翻轉易受加強環根部阻擋，沿刻槽處開啟效果差，泄壓會受到阻礙。

二、事故描述

某220kV GIS產品設計額定氣體壓力為0.5MPa。某變電站安裝完畢，在對I母測保間隔B相充氣至0.42MPa表壓時爆破片爆破，在對Ⅱ母測保B相充氣至0.40MPa表壓時爆破片爆破，隨后現場安裝人員將已爆破的爆破片進行替換。測保間隔充完氣后，Ⅱ母測保間隔A相充氣壓力為0.49MPa，停滯2天后爆破片爆破。爆破片在低氣壓下失穩爆破。在爆破片的反面有明顯的磕碰痕跡。

三、事故原因調查分析

該產品使用的爆破片其額定設計壓力為0.7MPa，該爆破片在設備制造廠逐個經過0.7MPa的壓力篩選，又經0.6MPa氣體壓力的檢漏后，發至GIS廠家安裝到GIS產品上。該站爆破片出現問題后，經過與爆破片設備制造廠聯系，GIS廠家委派技術人員攜帶6個從事故電站返回的同批次爆破片前往爆破片設備制造廠，在爆破片設備制造廠人員協助下通過試驗確定調查爆破片爆破的原因。

試驗一：對這6個爆破片做了爆破篩選試驗0.7MPa保持1分鐘，試驗合格。

試驗二：SF6檢漏試驗，0.6MPa保持1分鐘，試驗合格。

試驗三：從試驗正常的爆破片中拿出兩個進行爆破試驗，它們分別在0.74MPa、0.76MPa爆破，爆破狀態為全開，試驗合格。

試驗四：從剩余的四個爆破片中隨意拿出一個做磕碰爆破試驗。手拿爆破片人為地在圓滑過度的桌角輕磕一下，然后上油壓機做爆破試驗，結果在0.38MPa下爆破，爆破狀態為失穩，試驗不合格。

從以上試驗中可以斷定爆破片磕碰受損會影響爆破片的爆破壓力，但是不同程度、不同部位的損傷對爆破壓力的影響又有不同。接下來又做了以下試驗：從爆破片制造廠庫存成品爆破片中隨機抽取試驗產品，在室溫下爆破片隨機抽檢9片，爆破壓力范圍1.14～1.18MPa，爆破壓力偏差小于5%。

3.1 爆破片拱面中心受鈍物碰壓損傷試驗

從成品中隨機抽樣3片，用手指或5kg重物擠壓爆破片拱面的中心，爆破片受損后進行爆破試驗。將5kg重物提起10mm左右，輕壓在直徑為19mm的頂桿上，在拱頂形成損傷。

試驗結果： 3 片拱面中心受損爆破壓力分別為0.50MPa、0.60MPa、0.64MPa，爆破形態為沿槽開縫泄漏。可見拱面中心受損后爆破壓力幾乎下降50%。

3.2 在爆破片拱面1/2處受鈍物碰壓損傷試驗

在成品中隨機抽樣3片，用5kg重物輕壓作用在爆破片拱面1/2處的圓弧形頂桿上，爆破片損傷后進行爆破。

試驗結果：3片拱面1/2處用圓頂硬物損傷后的爆破壓力分別為0.64MPa、0.65MPa、0.64MPa，爆破形態為沿槽開縫泄漏。爆破壓力下降了45%。

3.3 尖硬物撞擊爆破片拱面1/2處的損傷試驗

從合格品中隨機抽樣3片，按圖中方法用金屬硬尖物撞擊爆破片拱面約1/2處，金屬硬尖物重量260g，尖端直徑R1mm，提升高度100～300mm，形成明顯損壞痕跡（注：金屬硬尖物重量與常用扳手重量相同為260g）。

試驗結果：3片在拱面1/2處用尖硬物撞擊后，爆破壓力分別為0.76MPa、0.75MPa、0.78MPa，爆破為1/4開，在撞擊處的相對位置破裂，爆破壓力下降大約為35%。從上述大量試驗可證明，爆破片為精密壓力敏感元件，無論任何損傷，爆破壓力都會降低。另外以前試驗也得出，夾緊力大小和均勻程度對爆破壓力也有影響，特別夾緊力不均，爆破壓力也會明顯降低。從損傷部位對壓力降低影響可以看出：爆破片拱面中心受鈍物損傷后，爆破壓力幾乎降低50%;爆破片拱面1/2處受鈍物損傷后，爆破壓力大約下降了45%;爆破片拱面1/2處受尖硬物損傷后，爆破壓力下降大約為35%;可見中心受損爆破壓力降低程度大于邊緣受損，圓端硬物損傷造成的壓力降低大于尖端硬物損傷，損傷面積越大爆破壓力降低越大。

四、結語

綜上所述，考慮到各個爆破片出貨前的測試和檢漏試驗，盡量避免產品分散引起的早期爆破。根據現場回收的炸碎片分析和爆炸狀態，確認事故是在使用前被破壞的。為了充分發揮爆破片的作用，必須在使用中和安裝中進行保護，避免損壞。在其使用過程中必須向操作員說明厲害關系。爆破片是較為復雜的零件，要小心移動和安裝。在安裝過程中，為了防止爆破片損壞，必須避免磕碰和擠壓。安裝前，請仔細確認爆炸片的拱面，確保其沒有發生損壞。如果發現損壞，不能反復使用，以免造成嚴重后果。

參考文獻：

[1] 侯桂然， 侯征然. 反拱帶槽爆破片異常爆破事故分析[J]. 中國高新技術企業， 2015（3）：85-86.

[2] 盧川川. 反拱帶槽型哈氏C材料爆破片的設計[J]. 石油和化工設備， 2013（11）：66-69.

[3] 周代瓊. 反拱刻槽帶加強環型爆破片裝置的設計[J]. 石油和化工設備， 2013（2）：21-24.