【摘要】本文介绍了一种新型压力泄放装置—爆破针型泄压阀。爆破针型泄压阀巧妙地应用了压杆失稳的欧拉定律，触发爆破针失稳进而实现泄压。相比于传统的压力泄放装置，爆破针型泄压阀具有泄放精度高、不受介质温度和腐蚀性影响、无疲劳、无碎片、复位简单、维护成本低等优势，并开始在相关领域得到越来越多的应用。
　　
【关键词】压力泄放装置 爆破针 压力容器 压力管道
　　
安全泄压装置是锅炉、压力容器、压力管道以及其它承压设备的保护装置，用来防止承压设备中的压力超过设计允许值，从而保护设备及其运行人员的安全。安全泄压装置通常不依赖任何外部能源而动作，所以常常作为承压设备的最后一道保护装置。从这个意义上说，它的作用是其它保护装置所无法替代的。
　　
按照其发生泄压动作后能否自动复位关闭，泄压装置可以分为重闭式和非重闭式两种类型。应用最为广泛的重闭式泄压装置是弹簧式安全阀，当介质压力达到某一预定值时，安全阀自动开启，继而全通量泄放，以防止压力继续升高。当介质压力由于安全阀的排放而降低至另一预定值时，阀门又能自动关闭，阻止介质继续排出。应用最为广泛的非重闭式泄压装置是爆破片装置，爆破片装置由爆破片（或爆破片组件）和夹持器（或支承圈）等零部件组成。在设定的爆破温度下，当爆破片两侧压力差达到设定值时，爆破片即刻动作（破裂或者脱落）从而泄放介质，且在泄压后不能重新闭合。
　　
对于非重闭式泄压装置，ASME 锅炉及压力容器规范及其规范案例在对爆破片装置相关要求进行规定之外，還规定了针型泄压装置在制造、测试和使用等方面的要求[1，2]。在满足相关要求的前提下，针型泄压装置可以作为非重闭式泄压装置使用。作为针型泄压装置中的一种，较爆破片装置而言，爆破针型泄压阀的泄压精度高且不受介质温度和腐蚀性影响，不会因承压设备中压力变化而疲劳失效，泄压后无需拆卸管道即可快速更换泄压元件实现复位，停工成本低，无碎片无堵塞，长期使用成本低廉。由于这些优点，爆破针型泄压阀已经成为很多工况下的首选泄压装置。本文将探讨爆破针型泄压阀的技术特点、标准和典型应用，供有关人员在工作中参考。
　　
1 爆破针型泄压阀简介
　　
1.1 爆破针型泄压阀的工作原理
　　
爆破针型泄压阀最早出现于上世纪80年代末，设计之初是为了解决壳牌公司当时所面临的一类安全隐患，即在某些工况下其使用的先导式安全阀间或出现不能准确泄压的问题。
　　
爆破针型泄压阀的设计依据均是压杆失稳的欧拉定律，其典型结构如图1所示。 1-阀体；2-活塞式阀瓣；3-阀座；4-阀杆
　　
5-阀盖；6-爆破针；7-针笼图1 爆破针型泄压阀典型结构图
　　
活塞式阀瓣和阀座是泄压阀的密封件。当阀瓣与阀座紧密接触时泄压阀实现密封，当阀瓣与阀座分离时泄压阀实现泄压。爆破针是控制阀门密封或泄压的关键部件，其安装于阀体外部，一端与针笼内侧相接而另一端与阀杆相连，通过阀杆向阀瓣施加载荷，控制阀瓣与阀座的接触与分离，进而控制泄压阀的密封与泄压。
　　
根据压杆失稳的欧拉定律，对仅承受轴向压缩载荷的细长压杆（在爆破针型泄压阀中即为爆破针）而言，当载荷F小于杆的失稳临界载荷Fcr时，压杆将维持直线平衡状态，并具有抗侧向干扰的稳定性。当载荷F达到失稳临界载荷Fcr时，压杆将在瞬间由直线平衡转变为不稳定的侧弯曲线平衡，此时施加的侧向干扰将是不可逆的。这种压杆丧失其直线形状的稳定平衡而转变为非稳定曲线平衡的过程才称为失稳或屈曲。发生失稳后，杆件就丧失了承载能力，压力的微小增加将引起弯曲变形的显著增大。这种细长杆的稳定和失稳的特性非常适合用于压力泄放装置的触发。
　　
欧拉定律的应用需要满足一定的条件，例如，材料均匀性的保证，初始预应力、初始侧弯和偏心压缩的消除，压杆直线度和粗糙度的要求，以及支座缺陷处理等。当然，在爆破针型泄压阀的实际设计中，还需要考虑阀瓣与阀座之间以及阀杆与阀盖之间的摩擦力等因素对泄压精度的影响。