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摘要：通过对防爆膜的结构类型和性能的介绍，分析如何在低压燃气管道上装设防爆膜，针对实际的工程设计安装，提出了使用、管理、维护等需要重点关注的问题。
关 键 词：低压燃气管道 防爆膜 爆破片 泄压装置
中图分类号： TU996.6文献标识码： A
Abstract：Through the introduction of the structure and performance of proof membrane type, analyse how the installation of explosion-proof film
on the low-pressure gas pipeline. In view of the actual engineering design and installation，proposing some important problems ,such as the use, management, maintenance.
Key words: low-pressure gas pipeline Explosion-proof membrane
Pressure relief device
一、前言
近年来，因使用燃气方法不当或燃气灶具、燃气热水器故障造成回火引起燃气爆炸事故时有发生，特别是对于机械鼓风助燃的设备，当燃气和空气因故突然降低压力或者误操作时，均会出现燃气、空气窜混现象，导致燃烧器回火产生爆炸事故，造成燃气表、调压器、鼓风机等设备损坏。为了燃气设备和人员的安全，2006年版的《城镇燃气设计规范》就将这一问题提出，并做了相应的要求：当使用加氧的富氧燃烧器或使用鼓风机向燃烧器供给空气时，应在燃气表后设置泄压装置，燃气压力较高时宜设置止回阀，燃气压力较低时宜设防爆膜。
然而，这一要求的内容比较模糊空泛，缺乏实际操作性。比如“燃气压力较高、较低”没有具体划分标准，并且防爆膜在重庆地区的燃气设计安装过程中几乎从未使用过，关于它的选用、产品供应、安全运行和维护等问题缺少经验，本文收集了一些关于防爆膜的技术资料，对其在燃气工程中的实用性、安全性作了一些简单的探讨。
二、防爆膜的工作原理
防爆膜又称爆破片、泄压膜，由具有一定大小面积的金属(或非金属)薄片组成，属于断裂型的安全泄压装置，它的一个重要作用是当设备发生物理超压或化学性爆炸时，保护设备免遭破坏。
防爆膜被设置在设备或容器的适当部位，构成其中的薄弱环节，当发生超压或者爆炸时，这些薄弱环节在较小的压力作用下，首先遭受破坏，立即将大量气体和热量释放出去，从而保护前端设备或容器的主体免遭更大损坏，使在场的生产人员不致遭受致命的伤亡。动作原理见下图：
图2-1爆破片的动作原理
1—被保护设备2—设备法兰3—夹持器 4—防爆膜
正常操作压力下，防爆膜通过其自身相配的夹持器固定后，一起被夹持在设备法兰之间，成为设备的一个强制密封点，使设备处于密闭状态（见图1-1a）。当设备内发生超压且压力上升至某一规定值（防爆膜的爆破压力）时，防爆膜便立即动作，金属(或非金属)薄片破裂或脱落，为设备内超压介质提供一条泄放通道（见图1-1b）。防爆膜一旦爆破，泄放口径便无法自行封闭，直至泄放完成（完全泄放），更换新的防爆膜，才可使设备恢复到密闭状态。
三、防爆膜的结构类型与性能
防爆膜的基本结构简单，口径范围为Ø3—1000mm，壓力范围为几百帕—几百兆帕，温度范围为-250—500℃，密闭性好，动作的误差在±5%。但它的可靠性较差，对温度的敏感性较强，爆破后需更换才能恢复生产。
防爆膜分为正拱形和反拱形两个基本类型，由这两种基本类型发展出来了不同结构形式的防爆膜。
图3-1拱形金属防爆膜的基本类型
除拱形金属防爆膜外，还有平板形金属防爆膜。平板形防爆膜主要有平板开缝型和平板带槽型。矩形平板金属防爆膜，大多数作料仓的防爆窗，对化学燃爆进行安全泄放，圆形平板金属防爆膜主要用于管道系统的防超压安全泄放。此外，还有一些特殊用途的防爆膜，如超高压防爆膜和非金属防爆膜等。非金属防爆膜主要是石墨防爆膜，有拱形和平板形两种，主要用在介质腐蚀性很强（如氯碱行业等）的场合。
四、防爆膜的材料
目前制作防爆膜的材料有铝箔片、薄铝板、橡胶片、胶片（X光片、赛璐片）和有机玻璃片等，但其中有的在压力和温度作用下变形较大，有的易燃，很不理想。比较起来，防爆膜孔径小于l00mm时，用0. 1-0. 15mm厚的铝箔片作防爆膜较理想。铝箔片的特点是延伸性和弹性都小，脆性大，并有足够的强度，使用时间长，气密性好。试验证明，直径110mm、厚0. l mm的铝片能承受0. 25MPa以上的静压力，完全可以满足工作压力的要求。当发生超压或者燃爆时，不但能及时顺利泄压，而且破裂的膜片也不会伤人。
五、防爆膜的安全要求及安装方式
防爆膜的安装方式有下列几种：
（1）单独设置
最常用的一种设置方式，此时的防爆膜是唯一的安全泄放装置，其爆破压力应不大于容器的设计压力，开始排放后，设备内的压力增值不应超过设备的设计压力的10%或20KPa中较大值。
（2）并联设置
两防爆膜中间设置一个双向截止阀，适用于设备必须连续运转操作的情况。
（3）并列设置
目的与并联设置一样，防爆膜与设备单独连通，在防爆膜入口侧设置有连锁式截止阀。
（4）串联设置
用于设备内介质腐蚀性极强或工作条件恶劣的情况。
（5）与安全阀并联
防爆膜作为辅助安全装置，用于由于以外事故（火灾、可燃气体燃爆等）压力上升速度很快，以至于安全阀不能及时打开或不能充分排放的情况。
（6）串联于安全阀入口侧
（7）串联于安全阀出口侧
（8）与安全阀串联后并列
防爆膜片长期承受工作压力、高温和气体的腐蚀、还要保证设备的气密性，然而遇到爆炸增压时必须立即破裂，这就要求防爆片除要有一定的面积和适当的装设部位外，还要有足够的强度，以承受工作压力（一般在0. 15MPa以下），良好的耐热、耐腐蚀性，同时又有脆性，当受到爆炸波冲击时易于破裂，厚度要尽可能地薄，在安装时还必须注意以下几点：
（1）防爆膜装置的入口管道应短而直，管径不小于爆破片的公称直径；
（2）防爆膜的出口管道应泄向安全场所或密闭回收系统。出口管道应有足够管径和支撑。要考虑爆破时的反冲力和振动；
（3）防爆膜单独用作泄压装置时，入口管设置一切断阀，切断阀应在开启状态加铅封；
（4）防爆膜在安全阀前串联使用时，应在防爆膜与安全阀之间设置压力表和放空阀。压力表和放空阀可设置在爆破片装置的夹持器上，订货时要说明；
（5）防爆膜在安装时应清洁，并检验有无破损、锈蚀、气泡和夹渣。铭牌应朝向泄放侧。
六、燃气管道上安装防爆膜的讨论
规范中提出：“燃气压力较高时宜设置止回阀，燃气压力较低时宜设防爆膜”，重庆地区燃气种类为天然气，公营用气计量仪表后端管道燃气压力一般只有2-2.4KPa（表压）左右，压力较低，宜设置的泄压装置应该为防爆膜。
1、防爆膜的类型选用
根据防爆膜的结构类型，个人认为比较适用于燃气管道上的是反拱形腭齿型，因为它对温度的变化效应不明显，使用寿命较长，反向承压能力强，许用工作压力可达爆破压力的90%，适用于较低压力的管道选用。
2、防爆膜的爆破压力
根据爆破压力的限制条件，安装在燃气管道上的防爆膜应符合以下要求：
（1）防爆膜的设计爆破压力Pb不应超过被保护燃气设备的设计压力Ps，即Pb≤Ps。
（2）防爆膜的允许最大爆破压力Pbmax不应超过被保护燃气设备的设计压力Ps的1.1倍，即Pbmax≤1.1Ps。
（3）防爆膜的允许最小爆破压力Pbmin不应小于某一规定值，即Pbmin≤ξPw。
式中Pw—燃气设备的正常操作压力，MPa；
ξ—裕度系数，反拱形腭齿型为1.11。
3、在燃气管道上的安装方式
较合适的位置是在手动安全切断球阀后端，燃气设备前端的水平管道端点上，考虑到燃气表后管道压力较低，管件增多会导致节流现象，防爆膜的安装方式采用单独式，膜的后端应连接一根出口管道，将泄放的燃气排出室外，类似于放散管的安装。见图6-1。
4、使用中存在的问题
目前，重慶地区仍未选用防爆膜作为气表后端的泄压装置，主要考虑其中还存在一系列问题，比如：防爆膜一旦爆破，客户能否及时发现，因为爆破后泄放口径便无法自行封闭，即不能自动复位，这意味着虽起到了泄压的作用，但管道中的燃气仍会不停的向外泄露，若不能将表前、表后的手动球阀关闭，及时切断气源，就会造成更大的安全事故。另外，防爆膜爆破后，必须请相关专业人员到现场重新更换，更换不及时，则会对客户的连续用气造成影响等等。
以上是我对防爆膜在燃气管道上应用的一些浅显看法，由于时间仓促，能力有限，还存在很多不足的地方。总之，按照规范要求，在气表后端设置防爆膜还必须经过一个较长的实践过程，从选型、安装、检修维护各个方面在实际的设计安装工程中都有待验证，和生产厂家也需要做进一步的技术交流。
参考文献
李志义，喻建良.爆破片技术与应用.北京：化学工业出版社，2005.
动力工程师手册编辑委员会.动力工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
陆培文，孙晓霞，杨炯良. 阀门选用手册. 北京：机械工业出版社，2004.
建设部、质量监督检验检疫总局.城镇燃气设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2006.
关 键 词：低压燃气管道 防爆膜 爆破片 泄压装置
中图分类号： TU996.6文献标识码： A
Abstract：Through the introduction of the structure and performance of proof membrane type, analyse how the installation of explosion-proof film
on the low-pressure gas pipeline. In view of the actual engineering design and installation，proposing some important problems ,such as the use, management, maintenance.
Key words: low-pressure gas pipeline Explosion-proof membrane
Pressure relief device
一、前言
近年来，因使用燃气方法不当或燃气灶具、燃气热水器故障造成回火引起燃气爆炸事故时有发生，特别是对于机械鼓风助燃的设备，当燃气和空气因故突然降低压力或者误操作时，均会出现燃气、空气窜混现象，导致燃烧器回火产生爆炸事故，造成燃气表、调压器、鼓风机等设备损坏。为了燃气设备和人员的安全，2006年版的《城镇燃气设计规范》就将这一问题提出，并做了相应的要求：当使用加氧的富氧燃烧器或使用鼓风机向燃烧器供给空气时，应在燃气表后设置泄压装置，燃气压力较高时宜设置止回阀，燃气压力较低时宜设防爆膜。
然而，这一要求的内容比较模糊空泛，缺乏实际操作性。比如“燃气压力较高、较低”没有具体划分标准，并且防爆膜在重庆地区的燃气设计安装过程中几乎从未使用过，关于它的选用、产品供应、安全运行和维护等问题缺少经验，本文收集了一些关于防爆膜的技术资料，对其在燃气工程中的实用性、安全性作了一些简单的探讨。
二、防爆膜的工作原理
防爆膜又称爆破片、泄压膜，由具有一定大小面积的金属(或非金属)薄片组成，属于断裂型的安全泄压装置，它的一个重要作用是当设备发生物理超压或化学性爆炸时，保护设备免遭破坏。
防爆膜被设置在设备或容器的适当部位，构成其中的薄弱环节，当发生超压或者爆炸时，这些薄弱环节在较小的压力作用下，首先遭受破坏，立即将大量气体和热量释放出去，从而保护前端设备或容器的主体免遭更大损坏，使在场的生产人员不致遭受致命的伤亡。动作原理见下图：
图2-1爆破片的动作原理
1—被保护设备2—设备法兰3—夹持器 4—防爆膜
正常操作压力下，防爆膜通过其自身相配的夹持器固定后，一起被夹持在设备法兰之间，成为设备的一个强制密封点，使设备处于密闭状态（见图1-1a）。当设备内发生超压且压力上升至某一规定值（防爆膜的爆破压力）时，防爆膜便立即动作，金属(或非金属)薄片破裂或脱落，为设备内超压介质提供一条泄放通道（见图1-1b）。防爆膜一旦爆破，泄放口径便无法自行封闭，直至泄放完成（完全泄放），更换新的防爆膜，才可使设备恢复到密闭状态。
三、防爆膜的结构类型与性能
防爆膜的基本结构简单，口径范围为Ø3—1000mm，壓力范围为几百帕—几百兆帕，温度范围为-250—500℃，密闭性好，动作的误差在±5%。但它的可靠性较差，对温度的敏感性较强，爆破后需更换才能恢复生产。
防爆膜分为正拱形和反拱形两个基本类型，由这两种基本类型发展出来了不同结构形式的防爆膜。
图3-1拱形金属防爆膜的基本类型
除拱形金属防爆膜外，还有平板形金属防爆膜。平板形防爆膜主要有平板开缝型和平板带槽型。矩形平板金属防爆膜，大多数作料仓的防爆窗，对化学燃爆进行安全泄放，圆形平板金属防爆膜主要用于管道系统的防超压安全泄放。此外，还有一些特殊用途的防爆膜，如超高压防爆膜和非金属防爆膜等。非金属防爆膜主要是石墨防爆膜，有拱形和平板形两种，主要用在介质腐蚀性很强（如氯碱行业等）的场合。
四、防爆膜的材料
目前制作防爆膜的材料有铝箔片、薄铝板、橡胶片、胶片（X光片、赛璐片）和有机玻璃片等，但其中有的在压力和温度作用下变形较大，有的易燃，很不理想。比较起来，防爆膜孔径小于l00mm时，用0. 1-0. 15mm厚的铝箔片作防爆膜较理想。铝箔片的特点是延伸性和弹性都小，脆性大，并有足够的强度，使用时间长，气密性好。试验证明，直径110mm、厚0. l mm的铝片能承受0. 25MPa以上的静压力，完全可以满足工作压力的要求。当发生超压或者燃爆时，不但能及时顺利泄压，而且破裂的膜片也不会伤人。
五、防爆膜的安全要求及安装方式
防爆膜的安装方式有下列几种：
（1）单独设置
最常用的一种设置方式，此时的防爆膜是唯一的安全泄放装置，其爆破压力应不大于容器的设计压力，开始排放后，设备内的压力增值不应超过设备的设计压力的10%或20KPa中较大值。
（2）并联设置
两防爆膜中间设置一个双向截止阀，适用于设备必须连续运转操作的情况。
（3）并列设置
目的与并联设置一样，防爆膜与设备单独连通，在防爆膜入口侧设置有连锁式截止阀。
（4）串联设置
用于设备内介质腐蚀性极强或工作条件恶劣的情况。
（5）与安全阀并联
防爆膜作为辅助安全装置，用于由于以外事故（火灾、可燃气体燃爆等）压力上升速度很快，以至于安全阀不能及时打开或不能充分排放的情况。
（6）串联于安全阀入口侧
（7）串联于安全阀出口侧
（8）与安全阀串联后并列
防爆膜片长期承受工作压力、高温和气体的腐蚀、还要保证设备的气密性，然而遇到爆炸增压时必须立即破裂，这就要求防爆片除要有一定的面积和适当的装设部位外，还要有足够的强度，以承受工作压力（一般在0. 15MPa以下），良好的耐热、耐腐蚀性，同时又有脆性，当受到爆炸波冲击时易于破裂，厚度要尽可能地薄，在安装时还必须注意以下几点：
（1）防爆膜装置的入口管道应短而直，管径不小于爆破片的公称直径；
（2）防爆膜的出口管道应泄向安全场所或密闭回收系统。出口管道应有足够管径和支撑。要考虑爆破时的反冲力和振动；
（3）防爆膜单独用作泄压装置时，入口管设置一切断阀，切断阀应在开启状态加铅封；
（4）防爆膜在安全阀前串联使用时，应在防爆膜与安全阀之间设置压力表和放空阀。压力表和放空阀可设置在爆破片装置的夹持器上，订货时要说明；
（5）防爆膜在安装时应清洁，并检验有无破损、锈蚀、气泡和夹渣。铭牌应朝向泄放侧。
六、燃气管道上安装防爆膜的讨论
规范中提出：“燃气压力较高时宜设置止回阀，燃气压力较低时宜设防爆膜”，重庆地区燃气种类为天然气，公营用气计量仪表后端管道燃气压力一般只有2-2.4KPa（表压）左右，压力较低，宜设置的泄压装置应该为防爆膜。
1、防爆膜的类型选用
根据防爆膜的结构类型，个人认为比较适用于燃气管道上的是反拱形腭齿型，因为它对温度的变化效应不明显，使用寿命较长，反向承压能力强，许用工作压力可达爆破压力的90%，适用于较低压力的管道选用。
2、防爆膜的爆破压力
根据爆破压力的限制条件，安装在燃气管道上的防爆膜应符合以下要求：
（1）防爆膜的设计爆破压力Pb不应超过被保护燃气设备的设计压力Ps，即Pb≤Ps。
（2）防爆膜的允许最大爆破压力Pbmax不应超过被保护燃气设备的设计压力Ps的1.1倍，即Pbmax≤1.1Ps。
（3）防爆膜的允许最小爆破压力Pbmin不应小于某一规定值，即Pbmin≤ξPw。
式中Pw—燃气设备的正常操作压力，MPa；
ξ—裕度系数，反拱形腭齿型为1.11。
3、在燃气管道上的安装方式
较合适的位置是在手动安全切断球阀后端，燃气设备前端的水平管道端点上，考虑到燃气表后管道压力较低，管件增多会导致节流现象，防爆膜的安装方式采用单独式，膜的后端应连接一根出口管道，将泄放的燃气排出室外，类似于放散管的安装。见图6-1。
4、使用中存在的问题
目前，重慶地区仍未选用防爆膜作为气表后端的泄压装置，主要考虑其中还存在一系列问题，比如：防爆膜一旦爆破，客户能否及时发现，因为爆破后泄放口径便无法自行封闭，即不能自动复位，这意味着虽起到了泄压的作用，但管道中的燃气仍会不停的向外泄露，若不能将表前、表后的手动球阀关闭，及时切断气源，就会造成更大的安全事故。另外，防爆膜爆破后，必须请相关专业人员到现场重新更换，更换不及时，则会对客户的连续用气造成影响等等。
以上是我对防爆膜在燃气管道上应用的一些浅显看法，由于时间仓促，能力有限，还存在很多不足的地方。总之，按照规范要求，在气表后端设置防爆膜还必须经过一个较长的实践过程，从选型、安装、检修维护各个方面在实际的设计安装工程中都有待验证，和生产厂家也需要做进一步的技术交流。
参考文献
李志义，喻建良.爆破片技术与应用.北京：化学工业出版社，2005.
动力工程师手册编辑委员会.动力工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
陆培文，孙晓霞，杨炯良. 阀门选用手册. 北京：机械工业出版社，2004.
建设部、质量监督检验检疫总局.城镇燃气设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2006.