2021年阻火器型式试验性能测试方法研究.doc

阻火器型式试验性能测试方法研究
刘 刚
沈阳特种设备检测研究院
摘要：阻火器作为一类安全设备，其特种设备生产许可证申领需要阻火器型式试验合格判定作为依据。因为中国在阻火器型式试验研究方向起步较晚，致使在相关测试试验中存在部分问题，这些问题直接影响阻火器性能合格判定。针对以上问题，结合相关试验过程提出包含：阻爆测试、耐烧测试、流量测试三个方面测试问题及处理措施，以提升中国在这一领域检测水平，推进中国阻火器性能完整检测技术完善。
关键词：阻火器、型式试验、阻爆测试、耐烧测试、流量测试
1介绍
阻火器是用来阻止在装置运行过程中发生火灾等意外情况下火焰向源头传输而引发爆炸安全装置。所以阻火器广泛应用于储存石油及石油产品储罐；储存化工原料及化工产品储罐；输送可燃气体管道等。作为可燃油气输送管线及生产装置关键安全部件，现在中国阻火器性能测试方法也不完善，降低了阻火器在使用过程中可靠性。
2中国外阻火器性能测试
国外阻火器研究开展较早，理论和检测方法也很完善。上个世纪60年代开始，Palmer和Tonkin[1]较早研究了丙烷-空气爆燃火焰经过波纹板阻火器时淬熄规律,并给出了火焰传输速度和阻火芯厚度及三角形孔径关系计算公式。Palmer和Rogowski[2]对石油贮罐用呼吸阀阻火器安全阻火性能作了试验研究。Rogowski和Ames
[3,4]研究了波纹板阻火器表面驻定火焰燃烧现象,即阻火器耐烧试验,[5]对各类阻火器及其测试方法、测试程序作了很好综述。Thomas和Oakley[6]对于应用英国家标准准BS7244来测试阻火器方面碰到技术上和理论上困难作了研究,并提出了测试方法上改善意见。欧洲标准EN 12874、国际标准ISO 16852对阻火器型式试验要求愈加细致正确了。
中国阻火器相关研究开展得较晚。研究关键集中在部分高校和科研院所，如：中国科技大学、大连理工大学、公安部天津消防研究所等单位全部对对可燃性气体爆炸特征测试做了大量研究。但在阻火器测试标准上和国外差距很大。相对于国外标准而然，中国家标准准技术滞后，更新周期长，体系不完善不配套，甚至有还自相矛盾。中国家标准准多是阻爆燃或阻爆轰管道管端阻火器。
3阻火器阻火机理分析
现在阻火器阻火机理解释关键是：传热作用和器壁效应，而实际火焰及燃烧波（包含爆燃冲击波和爆轰波）在阻火单元上传输是一个复杂过程，爆炸过程伴随有火焰和冲击波（爆轰波）传输，很多时候因为燃烧波经过阻火单元，造成火焰重燃，所以阻火器阻火过程不单纯是阻火问题，还包含降低燃烧波能力过程。阻火模型图1所表示。
图1 阻火器阻火模型示意图
4性能测试试验方法研究
阻火器性能参数包含外观检测、材料检测、腐蚀性检测、强度检测、压力测试、流量测试、泄漏测试、阻爆性测试、耐烧测试等关键测试项目。其中最关键测试有三项：阻爆性能（阻爆燃和阻爆轰）、耐烧性能、流量测试；

因为管道内爆炸受环境原因影响很大，比如管道结构、形状，和温度，压力和试验介质及浓度等等。怎样判定一个阻火器是否是合格爆燃或爆轰阻火器，既需要有正确统一试验约束条件，也需要考虑到实际应用工况。
在中国相关标准中，对管道阻火器爆炸测试是这么要求：假如因为保护侧管段长