多阶非线性回归模型对确定热处理前结构参数的应用——不可回复式安全附件.docx

第51卷第1期2014年2月Vol.51No.1Feb.2014化工设备与

第51卷第1期2014年2月

Vol.51No.1Feb.2014

多阶非线性回归模型对确定热处理前结构参数的应用——不可回复式安全附件

蒋旻彦

(贝斯安贝安全系统有限公司，江苏苏州215021)

摘要以爆破片为代表的不可回复压力安全附件，其最终的动作压力受到其结构和相应热处理工艺的交叉影响。以反拱形普通爆破片为例，通过数据试验，对其相互之间的影响进行了探索，并且结合生产实际，建立了多阶非线性数学回归模型以替代简单插补试验，为节约生产成本提供了可行的方法。

关键词不可回复压力安全附件；结构；热处理工艺；交叉影响；多阶非线性回归

中图分类号：TQ050.3;TH16文献标识码：A

不可回复的压力安全附件指在超压泄放后无法恢复到初始状态的安全保护附件，其典型的产品是爆破片装置。爆破片装置通常由夹持器和爆破片组成，其中爆破片是完成设定工作的主要执行原件。按照GB567—2012《爆破片安全装置》,爆破片装置主要分为4种类型正拱形、反拱形、平板形和石墨形[1。

在制造过程中，爆破片装置的工作压力控制主要通过两个步骤实现。首先是结构实现，结构实现是通过对爆破片与介质接触表面的具体结构进行调整，使其在设定的压力进行拉伸或者失稳，并且产生破坏，从而达到管道或者容器超压泄放的目的。其次是热处理实现，由于材料的尺寸限制，在某些特殊的工作压力要求下，可以通过热处理调整材料的机械性能，从而达到同一尺寸材料更宽泛的应用范围。上述两个步骤的操作存在着次序关系，即在通常情况下，首先通过结构改变达到要求。如果达不到要求，则在结构形成的基础上进行热处理，以精确设定工作压力。

本文结合实际，以不可回复的压力安全附件反拱形普通爆破片为例，通过数据试验方法，对其相互之间的影响进行了探索，在此基础上，建立了多阶非线性数学回归模型以替代简单插补试验，为节约生产成本提供了可行的方法。

1建模前试验设计

反拱形爆破片是爆破片的一种典型结构形式，在响应时间、抗疲劳性能、操作压力、泄放碎片方面

文章编号：1009-3281(2014)01-0029-004

都存在着很多的优势[2。在客户的成本允许范围内，通常会选择这种类型，因此以它作为研究对象更具有实用价值。反拱形爆破片的工艺流程包括以下几个主要方面：选材、成形、热处理、爆破试验。为了减少除了结构和热处理以外的影响因子，在试验前必须进行试验设计。

1.1结构成形参数的确定

在设计试验前首先对材料结构成形的范围进行一个限定。无论是正拱形还是反拱形，都需要对原材料进行结构成形作业，这部分工艺主要是对爆破片形成一个球面顶。对于正、反拱形爆破片，其球面顶高度对于爆破压力的影响是不同的，根据薄壁球壳在弹性失稳时的临界压力公式[37:

式中P.——临界压力；

E——材料的弹性模量；δ——材料的厚度；

R?包含壁厚的球面顶高度。

因此球面顶越高，则失稳的临界压力值越大，利用这一点，可以对指定材料厚度的产品进行动作压力的微调，然而，理论和实践均证实球面高度和动作压力是非完全正线性。从理论上来看，因为根据材料

收稿日期：2013-08-14

作者简介：蒋旻彦(1978—),男，江苏苏州人，工程师。现主要从事压力安全附件技术工作。

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的拉伸曲线，在材料拉伸至屈服点以上，其弹性线性度下降，而当成形高度所需的应力超过o?时，材料呈现出破坏前的急速变形，内部的晶粒结构变得粗糙和间隔加大，在这种情况，爆破片的打开压力会呈现出极不稳定的情况。为了后续对于热处理参数影响的研究具有代表性，首先必须避免这种不稳定状况的发生。因此参照GB567—2012的方法，对所选定的试验材料进行拉伸破坏试验，以确定最高的可成形高度[4]。在本例中，经过多次测试最终确定的最高高度为发生破坏的临界高度的90%。在确定最高高度后，则需要对最低高度进行确定。由于最低高度如果太低，那么对于反拱形爆破片来说失稳时压力太低，反转的能量不够，不易打开。为了避免这种现象的发生，取破坏时临界高度的30%作为最低控制高度。为了使得试验的曲线数据更符合实际情况，另取临界高度的50%,70%作为试验观察点。

1.2观测点样本数量和材料选择

每个观测点的试验样本数量决定了试验数据的精度。一般来说样本数量越多，精度越好，但是却又受到试验成本的限制，因此如何