周偉明1，史斐菲，吳全龍

(1.上海市氣體工業(yè)協(xié)會(huì)，上海 200030；2.上海華理安全裝備有限公司，上海 201108)

符號(hào)說(shuō)明：

Ws——?dú)馄堪踩狗帕?，kg/h;

Wc——?dú)馄克莘e，kg；

V0——?dú)馄矿w積，L；

Qa——在0.1 MPa，15 ℃時(shí)空氣的當(dāng)量排放量，m3/min；

Q′a——在0.1 MPa，15 ℃時(shí)空氣的當(dāng)量排放量，m3/h；

p——泄放壓力(絕對(duì)壓力)，MPa；

P——泄放壓力(絕對(duì)壓力)，kPa；

K——泄放系數(shù)，無(wú)量綱；

T——泄放壓力下飽和氣體絕對(duì)溫度，K；

Z——?dú)怏w壓縮系數(shù)，無(wú)量綱；

M——介質(zhì)摩爾質(zhì)量，kg/kmol；

k——?dú)怏w絕熱指數(shù)，無(wú)量綱。

0 引言

長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱作為工業(yè)氣體、能源行業(yè)的重要運(yùn)輸裝備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有極其重要的作用。由于很多壓縮空氣(比如天然氣、氫氣)在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程存在潛在的泄漏和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，會(huì)造成生命安全及財(cái)產(chǎn)的重大損失，因此,各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)均要求安裝泄壓裝置，以保證氣瓶在超溫、超壓工況下能安全泄放，降低事故風(fēng)險(xiǎn)[1]。

我國(guó)早期的長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱大多從國(guó)外引進(jìn)，氣瓶制造與管理遵循CFR49《美國(guó)聯(lián)邦規(guī)程》和美國(guó)運(yùn)輸部(DOT)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，氣瓶安全泄放裝置設(shè)置遵循CGA S-1.1規(guī)定，通常選用爆破片或爆破片與易熔合金塞串聯(lián)組合裝置。盡管實(shí)際使用已有很長(zhǎng)時(shí)間，但大多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員對(duì)運(yùn)輸設(shè)備的使用工況、大容積無(wú)縫氣瓶的失效模式、充裝介質(zhì)的危險(xiǎn)特性，以及各種安全泄放裝置適用工況并沒(méi)有很好理解，對(duì)不同介質(zhì)的氣瓶究竟應(yīng)該如何科學(xué)合理設(shè)置安全泄放裝置，仍然概念模糊，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)予以明確規(guī)定。

本文從CGA S-1.1—2011 《Pressure Relief Device Standards—Part 1—Cylinders for Compressed Gases》[2]對(duì)長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶安全泄放裝置類型選擇、規(guī)格尺寸確定兩方面展開研究，為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)編制人員和產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提供參考。

1 CGA S-1.1安全泄放裝置類型介紹

CGA(Compressed Gas Association)為美國(guó)壓縮氣體協(xié)會(huì)簡(jiǎn)稱，包括美國(guó)和加拿大等十幾個(gè)會(huì)員單位。CGA S-1.1是一個(gè)關(guān)于充裝壓縮氣體的氣瓶安全泄放裝置設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水容積超過(guò)454 L的氣瓶，如果滿足美國(guó)運(yùn)輸部(DOT)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及加拿大運(yùn)輸規(guī)程(TC)的要求(DOT-3AX，DOT-3AAX及DOT-3T)，可按該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全泄放裝置的設(shè)置。CGA S-1.1中推薦的安全泄放裝置類型共有11種，具體如表1所示。

表1 CGA S-1.1中安全泄放裝置類型

這十一種安全泄放裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用的溫度范圍和壓力范圍也各不相同，在實(shí)際選用時(shí)應(yīng)根據(jù)壓縮氣體介質(zhì)的危特性、可能存在的氣瓶失效工況等因素綜合考慮。

對(duì)于長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶而言，存在以下幾種可能的失效模式：

Ⅰ——充裝或其他原因?qū)е碌墓に囄锢沓瑝海?/p>

Ⅱ——公稱工作壓力時(shí)的火災(zāi)超壓；

Ⅲ——遠(yuǎn)低于公稱工作壓力時(shí)的火災(zāi)超壓。

需要注意的是，由于長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶的長(zhǎng)度基本超過(guò)10 m，安全泄放裝置通常設(shè)置在前后端，如果是易熔塞或其組合裝置，在火災(zāi)工況時(shí)又要考慮易熔塞熔化與否兩種不同的工況。易熔塞能否熔化取決于其安裝位置和火災(zāi)大小，比如氣瓶中間著火，則不一定能使兩端的易熔合金塞熔化，而氣瓶一端著火則可能無(wú)法使另一端的易熔塞熔化動(dòng)作。

CG-2，CG-3，CG-9，CG-10均為易熔合金塞裝置，屬于熱動(dòng)作泄放裝置，不能防止由于不正常充裝引起的超壓破壞，且由于裝置本身密封性能和抗蠕變性能不佳，因此很少在長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶上單獨(dú)使用。CG-2，CG-3，CG-9在GB/T 8337—2011《氣瓶用易熔合金塞裝置》[3]中有相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)定。4種裝置的動(dòng)作溫度、最小擠出壓力如表2所示。

表2 CG-2，CG-3，CG-9，CG-10性能

注*：動(dòng)作時(shí)間取決于火災(zāi)大小及對(duì)易熔合金溫度傳遞的快慢，通常從起火至動(dòng)作可能達(dá)20 min以上

為了克服CG-2，CG-3本身缺陷，出現(xiàn)了表1中CG-4，CG-5兩種結(jié)構(gòu)。由于其避免了爆破片(抗疲勞性差)和易熔合金塞(抗蠕變性能差)單獨(dú)使用時(shí)的各自缺陷，因此成了CGA S-1.1中常見的兩種安全泄放裝置。但是這兩種組合裝置要求壓力和溫度同時(shí)超過(guò)設(shè)定值才能動(dòng)作，因此不能阻止氣瓶由于不恰當(dāng)?shù)某溲b引起的超壓或易熔金屬未熔化時(shí)的火災(zāi)超壓所導(dǎo)致的失效。換句話說(shuō)，只有火災(zāi)下且易熔合金塞熔化時(shí)，安全泄放裝置才能起到保護(hù)氣瓶的作用。試驗(yàn)表明，在常溫下對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)的裝置進(jìn)行爆破驗(yàn)證，其壓力可能高達(dá)氣瓶耐壓試驗(yàn)壓力的1.5～2.0倍，此時(shí)選用CG-4，CG-5或其他單一易熔塞合金裝置就存在氣瓶破裂的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，CG-9，CG-10，CG-11，CG-12這4種安全泄放裝置國(guó)內(nèi)還未見相應(yīng)產(chǎn)品，在CGA S-1.1中也還未大范圍推廣(見CGA S-1.1 Table 3)。如果有成熟可靠的產(chǎn)品，顯然這些產(chǎn)品的單獨(dú)使用(比如CG-12)或與爆破片的并聯(lián)使用(比如CG-9，CG-10)，將可以保護(hù)長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶在物理超壓、工作壓力下火災(zāi)超壓、低壓力下火災(zāi)超壓等工況時(shí)的安全。

CG-1(爆破片裝置)、CG-7(壓力泄放閥)較常見，本文不再贅述。

2 CGA S-1.1中常見介質(zhì)安全泄放裝置的選用

從CGA S-1.1中Table 3可以看出，相同介質(zhì)某些場(chǎng)合采用爆破片單一泄壓裝置，而另外一些場(chǎng)合又采用爆破片與易熔塞組合裝置，究竟安裝哪種泄壓裝置，需經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別分析后具體選擇其中一種。

表3根據(jù)CGA S-1.1中Table 3列舉了一些常見介質(zhì)安全泄放裝置的選用型式和要求。

表3 CGA S-1.1中常見介質(zhì)安全泄放裝置的選用型式和要求

注：★表示安全泄放裝置是必備的；▲表示安全泄放裝置是可選的；☆表示安全泄放裝置應(yīng)并聯(lián)其他泄放裝置(通常是CG-1)

爆破片顯然是CGA S-1.1推薦的首選安全泄放裝置，但國(guó)內(nèi)很多工程技術(shù)人員卻認(rèn)為CGA S-1.1更偏向于選擇CG-4和CG-5,并且實(shí)際中也是以設(shè)置這兩種結(jié)構(gòu)為主。這其實(shí)忽略了一個(gè)重要前提條件，即CGA S-1.1 Table 3中的一個(gè)注意事項(xiàng)，表格前面的Note 3(CG-4和CG-5不適應(yīng)于110%的過(guò)充工況)。

對(duì)于一旦泄漏在大氣中容易引起燃燒和爆炸的介質(zhì)，比如氫氣，CGA S-1.1中并不強(qiáng)制要求設(shè)置安全泄放裝置，是否設(shè)置由設(shè)計(jì)人員綜合權(quán)衡決定。

對(duì)于天然氣，CGA S-1.1中推薦了CG-9與CG-1的并聯(lián)組合裝置，這其實(shí)就能很好地防止前面提到的所有3種氣瓶失效工況，特別是解決了“遠(yuǎn)低于公稱工作壓力時(shí)的火災(zāi)超壓”氣瓶失效工況。如果CG-9和CG-1這兩種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品在使用性能上能得到充分保證，則兩者的并聯(lián)組合可以推廣到其他介質(zhì)。

CGA S-1.1并不限制是只在氣瓶一端設(shè)置還是兩端均設(shè)置安全泄放裝置，所有的規(guī)定都是可以一端設(shè)置、但也允許另一端同時(shí)設(shè)置。筆者認(rèn)為，設(shè)置時(shí)可以遵循如下原則：

(1)CG-1只在一端設(shè)置即可，設(shè)置數(shù)量越少，則泄放裝置本身失效(比如泄漏、提前動(dòng)作)概率越??；

(2)CG-4或CG-5盡可能在兩端都設(shè)置，這樣可使火災(zāi)時(shí)易熔塞被熔化的概率更高。

從上述分析可以看出，對(duì)長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶用安全泄放裝置，由于爆破片、易熔塞各自特點(diǎn)和可能存在的問(wèn)題，目前，無(wú)論采用哪種結(jié)構(gòu)都無(wú)法解決所有的安全隱患。

面對(duì)這種情況，應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，選擇更安全可靠的泄壓裝置。如果爆破片爆破(正常爆破或提前失效)所引起的后果非常嚴(yán)重，則建議采用CG-4或CG-5這種可靠度高的結(jié)構(gòu)，而不再考慮長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶局部受火易熔塞無(wú)法熔化時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。如果氣瓶局部受火概率高，且爆破片爆破引起的事故后果可以接受，則可采用單一爆破片結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，對(duì)于單一爆破片裝置，本文在后面還將提出更加科學(xué)可靠的改進(jìn)措施。

綜上所述，CGA S-1.1在如何選擇安全泄放裝置及如何確定安全泄放裝置的設(shè)置位置時(shí)，需綜合考慮氣瓶失效模式、介質(zhì)本身危特性、泄放裝置技術(shù)特性等因素。

3 安全泄放裝置規(guī)格的確定

安全泄放裝置規(guī)格(即公稱直徑)的確定是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，直接關(guān)系到一旦發(fā)生超壓能否及時(shí)泄壓。在確定安全泄放裝置規(guī)格之前要先計(jì)算出氣瓶安全泄放量。

CGA S-1.1中5.4.2和5.6.2條款分別給出了設(shè)置非壓力泄放閥(比如爆破片)和壓力泄放閥時(shí)氣瓶安全泄放量計(jì)算公式。

CGA S-1.1中5.6.2規(guī)定，對(duì)于充裝壓縮氣體的氣瓶設(shè)置壓力泄放閥時(shí)，安全泄放量可按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

Qa=1.395×10-5PWc

(1)

實(shí)際上，當(dāng)P=690 kPa時(shí)，代入上式可得:

Qa=9.6×10-3Wc

(2)

此即CGA S-1.1中5.4.2規(guī)定的充裝壓縮氣體的氣瓶設(shè)置非壓力泄放閥時(shí)安全泄放量計(jì)算公式，顯然兩者計(jì)算結(jié)果是一致的。至于CGA S-1.1為何對(duì)于非壓力泄放閥安全泄放量的計(jì)算要在5.4.2單獨(dú)另行給出一個(gè)表達(dá)方式與5.6.2不一樣的計(jì)算公式，則仍不得而知。

由于CGA S-1.1中給出的是標(biāo)準(zhǔn)空氣(15 ℃，0.1 MPa)的當(dāng)量體積排量，為了理解方便，下面按國(guó)內(nèi)習(xí)慣推導(dǎo)出其在任意氣體時(shí)質(zhì)量流量的計(jì)算公式[4-5]。

15 ℃，0.1 MPa時(shí)空氣密度ρ=1 230 kg/L,即可得：

Wa=1.03×103PV0

(3)

相同的安全泄放裝置、以不同介質(zhì)來(lái)衡量排放能力時(shí)，其泄放面積和泄放系數(shù)K相同，因此，由GB/T 150.1附錄B[6]可建立如下關(guān)系式(下標(biāo)帶a的為標(biāo)準(zhǔn)空氣性能參數(shù))：

(4)

將式(3)及15 ℃，0.1 MPa時(shí)空氣諸參數(shù)Ca=356,Za=1,Ta=288 K,Ma=29 kg/kmol,代入式(4)可得：

(5)

此即CGA S-1.1中充裝壓縮氣體的氣瓶在任意氣體時(shí)質(zhì)量流量的計(jì)算公式。

其實(shí)只需要令C=315，Z=1.0，T=288 K，并代入式(5)，即可得：

(6)

此即GB/T 33215—2016《氣瓶安全泄壓裝置》[7]中計(jì)算公式。由于這一假設(shè)對(duì)安全泄放量的計(jì)算結(jié)果影響非常小，但卻使計(jì)算公式簡(jiǎn)潔明了，因此在工程實(shí)踐中采用是完全可行的。GB/T 33215—2016中對(duì)于長(zhǎng)管拖車及管束式集裝箱用氣瓶，取其長(zhǎng)度不少于3 m的圓筒部分的容積，該規(guī)定將導(dǎo)致安全泄放量要比CGA S-1.1的計(jì)算結(jié)果大為減小，筆者相信GB/T 33215—2016標(biāo)準(zhǔn)編制者肯定對(duì)此進(jìn)行了大量的理論研究和試驗(yàn)驗(yàn)證，否則就將給設(shè)備帶來(lái)安全隱患[8]。

計(jì)算出安全泄放量之后，根據(jù)GB/T 150.1附錄B相關(guān)公式即可得到安全泄放裝置泄放面積(公稱尺寸)。

4 國(guó)內(nèi)長(zhǎng)管拖車氣瓶安全泄放裝置現(xiàn)狀

CGA S-1.1中爆破片、易熔合金塞及相互之間的組合裝置都可以作為長(zhǎng)管拖車氣瓶的安全泄放裝置，但國(guó)內(nèi)一般只選用爆破片或爆破片與易熔合金塞組合裝置。

不選用安全閥，最主要原因是安全閥會(huì)回座，從而反復(fù)開啟，即泄壓過(guò)程要持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間，因此，如果火災(zāi)延續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)(尤其是移動(dòng)容器消防措施更難及時(shí)到位)，最終氣瓶可能因瓶壁溫度升高而導(dǎo)致材料在內(nèi)壓作用下失效破裂。當(dāng)然，安全閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需定期校驗(yàn)，也限制了它在長(zhǎng)管拖車氣瓶上的使用。

國(guó)內(nèi)的易熔合金塞泄壓裝置雖然有標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8337—2011對(duì)產(chǎn)品的制造進(jìn)行規(guī)范，但由于缺乏監(jiān)管部門的有效監(jiān)督，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，幾乎很難滿足長(zhǎng)管拖車的安全性能要求，因此，沒(méi)有廠家敢單獨(dú)選擇其作為超壓泄放裝置。

以下對(duì)國(guó)內(nèi)幾種常見的長(zhǎng)管拖車氣瓶用安全泄放裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

4.1 單獨(dú)爆破片

爆破片作為一種精準(zhǔn)的壓力敏感元件，其能否在設(shè)定的壓力下爆破，取決于很多因素。與固定式壓力容器不同，長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶這類移動(dòng)式壓力容器的使用工況更復(fù)雜，比如氣瓶在充裝站充裝及在使用單位卸載時(shí)需承受交變載荷作用，且國(guó)內(nèi)加氣站為追求充裝速度，提高充裝壓力的情況普遍存在，這些因素都極易引起操作比增加，而操作比對(duì)爆破片疲勞壽命的影響非常顯著，如果爆破片經(jīng)常處于超出操作比的工況，則極易發(fā)生爆破片在低于設(shè)計(jì)爆破壓力下的異常提前爆破事故。所以，在選擇爆破片結(jié)構(gòu)類型時(shí)，應(yīng)特別注意考慮操作比的要求。平板形爆破片由于其操作比僅為0.5，顯然不適應(yīng)；正拱帶槽型爆破片操作比雖然可達(dá)到0.8，但由于其爆破時(shí)為拉伸破裂，因此在我國(guó)北方寒冷地帶極易因槽而導(dǎo)致爆破片冰裂。實(shí)踐證明，反拱帶槽型爆破片是長(zhǎng)管拖車氣瓶用爆破片的最佳選擇[9]。

國(guó)內(nèi)對(duì)于單獨(dú)使用爆破片作為長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱氣瓶安全泄放裝置最大的爭(zhēng)議就是爆破片可能因疲勞損傷或本身產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致提前爆破。由于長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱上每個(gè)氣瓶均安裝泄放裝置，因此頻繁的低壓工況下提前爆破將為長(zhǎng)管拖車、管束式集裝箱的安全使用帶來(lái)巨大隱患。本文后面將介紹一種能有效避免這種隱患的裝置(見第4.3節(jié))。

4.2 平板形爆破片與易熔合金塞無(wú)間隙組合裝置[10]

平板形爆破片與易熔合金塞無(wú)間隙組合裝置是在平板形爆破片泄壓側(cè)澆鑄易熔合金(帶有防擠出結(jié)構(gòu))，易熔合金與爆破片密切接觸、無(wú)間隙，澆鑄的易熔合金結(jié)構(gòu)具有非常高的抗擠出壓力。當(dāng)環(huán)境溫度未達(dá)到易熔合金熔化溫度，易熔塞不動(dòng)作，爆破片也基本不發(fā)生任何拉伸變形，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。裝置中易熔合金熔化溫度早期取73.9 ℃或100 ℃，相當(dāng)于CGA S-1.1中的CG-4和CG-5。但目前對(duì)高壓長(zhǎng)管拖車氣瓶用易熔合金塞，均按GB/T 8337—2011《氣瓶用易熔合金塞裝置》要求，易熔合金熔化溫度為102.5 ℃，這相當(dāng)于CGA S-1.1中的CG-9與平板形爆破片的組合結(jié)構(gòu)。

圖1 平板形爆破片與易熔合金塞無(wú)間隙組合裝置結(jié)構(gòu)示意

由于在正常工作中氣瓶?jī)?nèi)壓力基本由易熔金屬承受，因此，只要易熔金屬有足夠大的抗擠出壓力即可。對(duì)爆破片性能要求較松，實(shí)際上爆破片在這種結(jié)構(gòu)中主要起到密封作用。

顯然，這是一種溫度與壓力共同控制的泄壓裝置，且主要還是溫度控制，溫度不到，即使氣瓶?jī)?nèi)壓力超過(guò)設(shè)定泄放壓力但低于易熔合金的擠出壓力，泄壓裝置也無(wú)法動(dòng)作。只有在泄壓裝置安裝處溫度達(dá)到易熔合金熔化溫度，且氣瓶?jī)?nèi)壓力也達(dá)到爆破片爆破壓力時(shí)，泄壓裝置才能動(dòng)作。前面已經(jīng)提到過(guò)，長(zhǎng)管拖車在火災(zāi)時(shí)存在易熔合金不熔化的可能性，因此安裝這種結(jié)構(gòu)有潛在安全隱患。

4.3 爆破片和易熔合金塞有間隙組合裝置

依據(jù)TSG R0005[11]，TSG R0006[12]的規(guī)定，長(zhǎng)管拖車氣瓶超壓泄放裝置如果選擇爆破片與易熔塞組合結(jié)構(gòu)，要求采用爆破片在前、易熔塞在后的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，且易熔塞不得影響爆破片的泄放功能，即要求氣瓶不管因何種原因(充裝、火災(zāi)等)超壓，均要能對(duì)設(shè)備起到保護(hù)功能。為了滿足這一要求，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一種新型安全泄放裝置——爆破片和易熔合金塞有間隙組合裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該裝置由夾持裝置、爆破片組件、限流片、易熔塞等部件組成，爆破片與易熔塞相互獨(dú)立，兩者之間預(yù)留間隙。

圖2 爆破片和易熔合金塞有間隙組合裝置結(jié)構(gòu)示意

這種結(jié)構(gòu)具備如下功能：

(1)當(dāng)長(zhǎng)管拖車氣瓶因火災(zāi)等外部原因?qū)е聣毫_(dá)到爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力時(shí)爆破片爆破，且由于易熔塞擠出壓力低于爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力，即使溫度未達(dá)到易熔塞動(dòng)作溫度，易熔塞也將被擠出；

(2)當(dāng)長(zhǎng)管拖車氣瓶因火災(zāi)等外部原因?qū)е鲁瑴?，但?nèi)部壓力未達(dá)到爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力時(shí)，盡管外部易熔塞熔化，但爆破片不爆破，因此不會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)泄放；

(3)如果爆破片因損傷或疲勞導(dǎo)致在工作壓力下提前失效，由于限流片(失效壓力低于爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力、卻高于氣瓶公稱工作壓力)和易熔塞(擠出壓力低于爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力、卻高于氣瓶公稱工作壓力)的存在，介質(zhì)不會(huì)大量泄放，信號(hào)孔此時(shí)能給出警示，提醒操作人員進(jìn)行處理；

(4)將反拱帶槽型爆破片應(yīng)用于組合泄放裝置中，與現(xiàn)有的平板剪切型爆破片相比，大大提高了爆破片的抗疲勞性能；

(5)易熔塞作為防雨墊片的支撐，大大提高了防雨墊片的壽命，能有效避免爆破片發(fā)生冰裂，信號(hào)孔的存在可以避免爆破片泄放側(cè)產(chǎn)生背壓。

圖2所示裝置雖然結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，但能有效避免前兩種裝置的缺陷，能同時(shí)防止氣瓶的物理充裝超壓和火災(zāi)超壓，因此是長(zhǎng)管拖車氣瓶安全泄放裝置的一種理想結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也有工程人員提出疑問(wèn)，認(rèn)為該裝置中的易熔合金塞未起到任何作用，因?yàn)榉乐褂晁?、冰凍、腐蝕甚至爆破片提前失效預(yù)警完全可以由限流片單獨(dú)完成，這種觀點(diǎn)有一定的道理，由此可延伸出另外一種更加科學(xué)的安全泄放裝置，即取消其中的易熔合金塞，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 帶限流片的爆破片安全裝置結(jié)構(gòu)示意

圖3所示的結(jié)構(gòu)除了保留了圖2結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外，還與國(guó)外研究現(xiàn)狀對(duì)接和成本兩個(gè)方面上得到了提升，對(duì)設(shè)計(jì)人員今后設(shè)計(jì)選用安全泄放裝置有很好的參考作用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可以看出，對(duì)長(zhǎng)管拖車氣瓶用安全泄放裝置，由于各自特點(diǎn)和可能存在的問(wèn)題，目前無(wú)論采用哪種裝置都難以滿足所有的氣瓶超壓失效模式。因此在具體選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的不同，對(duì)長(zhǎng)管拖車氣瓶深入開展其風(fēng)險(xiǎn)及失效概率研究(比如是遭遇一端還是兩端著火、或者僅遭遇中間著火、介質(zhì)泄放后的危害性等因素的評(píng)估)，以確定真正適用且性能可靠的安全泄放裝置。