راپچردیسک چیست ؟ 

راپچر دیسک یا دیسک شکست یک وسیله کنترل فشار برگشت ناپذیر است که محرک آن فشار درون سیستم بوده و به گونه‌ای طراحی شده است که صفحه‌ی آن در بازه فشاری معینی منفجر می‌شود.

راپچر دیسک نوعی وسیله فدا شونده به حساب می‌آید زیرا صفحه‌ی تعبیه شده در آن نوعی غشاء یک بار مصرف بوده که با رسیدن به یک فشار از پیش تعیین شده (فشار مثبت یا خلاء) باز خواهد شد. متریال مورد استفاده این غشاء معمولا فلز است اما برای مصارف مختلف آن را می‌تواند با هر ماده‌ی دیگر و یا حتی لایه‌های مختلف با جنس متفاوت نیز تولید کرد. زمان واکنش این وسیله در کاهش یا افزایش فشار سیستم بسیار سریع بوده (در حد میلی ثانیه در ابعاد بزرگ و میکرو ثانیه در ابعاد کوچک) ولی پس از باز شدن دیسک، بسته شدن آن ممکن نخواهد بود.

برای مشاهده کاتالوگ‌های راپچر دیسک کلیک کنید.

راپچر‌دیسک‌ها به روش‌های متفاوتی عمل می‌کنند. برخی از آنها دارای برش‌ها و یا شیارهای مخصوص بوده و برخی دیگر بر اثر برخورد با یک تیغه عمل می کنند. اساس عملکرد رایچر دیسک، پاره شدن یک دیافراگم بر اثر رسیدن به حد تنش پارگی است. زمانی که فشار داخل مخزن از حد مجاز بالاتر رود، تنش ناشی از فشار وارده بر سطح راپچردیسک، باعث پارگی آن شده و فشار داخل مخزن با سرعت بالایی کاهش یافته و تنش وارد بر مخزن از بین می‌رود.

طراحی و عملکرد راپچر دیسک چگونه است؟

راپچر دیسک‌ها در اشکال دایره‌ای و مستطیلی، متشکل از یک یا چند لایه، و به صورت گنبدی یا تخت تولید می‌شوند. در بسیاری از آن ها نقطه‌ها و یا خطوطی دیده می‌شود که این خطوط جهت تعیین محل‌های گسست به وسیله لیزر (یا برش) ایجاد می‌شود. چنین برش‌هایی می‌توانند ساده و یا به اشکال هندسی خاصی باشند و به آن‌ها راپچر المنت می‌گویند.

نوع دیسک استفاده شده بسته به کاربرد آن می‌تواند بسیار متفاوت باشد. این دیسک‌ها ممکن است فلزی یا پلاستیکی، متشکل از یک یا چند لایه و گنبدی شکل یا تخت باشند. همچنین این گنبد می‌تواند به سمت درون سیستم (محدب یا معکوس) و یا به بیرون سیستم (مقعر یا مستقیم) شکل گرفته باشد. با در نظر گرفتن تمامی موارد ذکر شده ساختار‌های محتمل متفاوتی را می‌توان ایجاد کرد. به عنوان مثال جهت انفجار دیسک در فشارهای پایین می‌توان یک لایه پلاستیک را در بین دو لایه‌ی فلزی قرار داده و یه راپچر دیسک 3 لایه را ایجاد نمود. مواد مورد استفاده در ساخت آن می‌تواند فلزاتی مانند فولاد و یا مواد با کیفیت‌تر و مقاوم‌تر نظیر اینکونل، هستلوی، تانتالیوم و یا پوشش‌های مختلف و همچنین پلاستیک‌هایی مانند FEP و PTFE باشند.

برای مشاهده کاتالوگ‌های راپچر دیسک کلیک کنید.

راپچردیسک‌ها یا مستقیم بین دو فلنج قرار می‌گیرند و یا ابتدا در نگه‌ دارنده مخصوص خود قرار گرفته و سپس نگه‌ دارنده بین دو فلنج نصب خواهد شد. در برخی موارد ممکن است شرکت سازنده این دیسک را به محفظه نگه‌ دارنده جوش دهد. در این صورت محفطه نگه دارنده به تمامی اتصالات مورد نیاز جهت قرارگیری در مسیر مجهز خواهد شد. برای اطلاع از منفجر شدن راپچر دیسک تجهیزات سیگنال دهی متفاوتی را می‌توان به کار برد. ساده‌ترین آن‌ها این است که از یک سیم متصل به مدار سیستم کنترل استفاده نمود، به نحوی که این سیم بر روی دیسک فیکس شده و با انفجار دیسک این سیم نیز پاره خواهد شد و جریان را قطع خواهد کرد. راپچر دیسک با توجه به اینکه بر اساس خواص مکانیکی پایه مواد طراحی می‌شود، عملکرد بسیار دقیق و مطمئنی دارد. برای حفظ قابلیت اطمینان بالای راپچردیسک در محیط‌های خورنده نیز راه‌های مختلفی وجود دارد.

یکی از این را‌ه‌ها جلوگیری از تماس دیافراگم با محیط خورنده به کمک یک لایه فیلم تفلون است که مقاوم به خوردگی بوده و جلوی تماس مواد با دیافراگم را می‌گیرد.

 شرکت کارا صنعت تدبیر پایا با بهره‌گیری از دانش بومی و فارغ‌التحصیلان برتر دانشگاه‌های کشور، با طراحی و ساخت انواع راچر دیسک، توانسته گام مهمی در راستای جهش تولید بردارد. با توجه به سابقه همکاری با چندین پتروشیمی و پالایشگاه، کاراجت توانسته  در راستای رفع نیاز واردات این محصول به طور چشمگیری به این صنایع کمک کند.

برای مشاهده کاتالوگ‌های راپچر دیسک کلیک کنید.

نمونه‌ای از راپچر دیسک‌های کاراجت را در تصویر ذیل مشاهده می‌کنید: 

روش دیگر استفاده از مواد مقاوم به خوردگی مانند نیکل و مونل و اینکونل است. دقت کنید که این روش برای شیرهای اطمینان نیز کاربرد دارد ولی با توجه به وزن بالای شیر اطمینان‌ها، اختلاف هزینه بسیار بالایی میان راپچر دیسک و شیر اطمینان با جنس مشابه به وجود می‌آید. این سیگنال قطع جریان به سیستم کنترلی ارسال خواهد شد. در صورت لزوم می‌توان از یک سیستم سیگنال‌دهی دقیق‌تر با تشخیص نفوذپذیری استفاده نمود که از سنسورهایی نظیر سنسورهای مغناطیسی تشخیص فاصله NIMU بهره می‌برند. 

برای مشاهده کاتالوگ‌های راپچر دیسک کلیک کنید.

راچردیسک از نظر فنی چه ویژگی‌های مهمی دارد؟

1. ابعاد: قطر راپچر دیسک باید متناسب با قطر لوله‌ها و فلنچ‌های سیستم مطابق با استاندارد‌های DN در اروپا و یا NPS در سایر کشورها تعیین شود.
2. فشار شکست( یا فشار معین یا تعیین شده): این مشخصه همان فشاری است که با رسیدن به آن راپچر دیسک باید پاره شده و مسیر را باز کند. این فشار باید به گونه‌ای تعیین گردد که پیش از آن که سیستم دچار هرگونه صدمه‌ای شود راپچر دیسک باز شود. این فشار باید بالاتر از فشار غالب سیستم در شرایط کاری عادی (بالاتر از فشار پروسه یا فشار کاری سیستم) و پایین‌تر از فشار مقاومت (MAWP) همان سیستم باشد. به عنوان مثال برای فرآیندی با فشار کاری 1 بار و MAWP 2 بار، فشار ترکیدگی بسته به نوع دیسک مورد استفاده باید 2 بار یا پایین‌تر باشد.
3. تلورانس شکست: این تلورانس یا بازه اطمینان حول فشار شکست که باعث باز شدن راپچر دیسک می‌شود تعیین می‌گردد. بنابراین اگر یک راپچر دیسک دارای فشار شکست 1 بار با تلورانس %10± باشد، صفحه آن بین فشار 0.9 تا 1.1 بار باز خواهد شد. بسته به قوانین و مقررات‌های مختلف، تلورانس انفجار می‌تواند %10± (Pressure Equipment Directive 2014/68/EC)، %5± (e.g. ASME section VIII, Division 1) و یا %3± برای سیستم‌های با فشار کاری بالا متغییر باشد. همچنین بسته به نوع فرآیند و تجهیزات تلورانس‌های دیگر نیز می‌تواند استفاده شود.

   نقش راپچردیسک در صنایع چیست؟ 

   از مزایای استفاده از راپچر دیسک به جای شیرهای کنترل فشار می‌توان نفوذ ناپذیری، هزینه کمتر، سرعت واکنش بالا، عدم وجود محدودیت ابعادی، و راحتی تعویض را نام برد. دیسک‌های انفجاری در صنایع پتروشیمی، پالایشگاهی، هوافضا، هوانوردی، دفاعی، درمانی، راه آهن، هسته ای، شیمیایی، دارویی و غذایی به طور رایج استفاده می‌شوند.

   این وسیله را می‌توان به عنوان تنها دستگاه کنترل فشار سیستم، و یا در ترکیب با یک شیر کنترل فشار استفاده نمود؛ بدین ترتیب در صورتی که شیر کنترل فشار عمل نکند و یا نتواند با سرعت کافی فشار سیستم را تنظیم کند، راپچردیسک منفجر خواهد شد.

   نوعی دیگر استفاده رایج از راپچر دیسک در ترکیب با سایر شیرهای کنترل فشار بدین گونه است که راپچر دیسک بین سیستم و شیرها قرار گرفته و به نوعی آن‌ها را ایزوله می‌کند. این ترکیب اغلب به جهت کاهش هزینه استهلاک و تعمیرات شیرها، و همچنین ایجاد سیستم ایمنی بدون نفوذ صورت می گیرد.با این حال، در برخی صنایع حصول بالاترین سطح اطمینان از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و به همین دلیل، حتی با وجود افزایش هزینه‌ها استفاده از سیستم‌های ایمنی کنترل فشار توصیه نمی‌گردد. در این شرایط کنترل امنیت سیستم باید بسیار سختگیرانه باشد و سیستم به گونه‌ای طراحی شود که تمامی متغییرهای موجود در آن قابل مهار باشند.

   اگرچه دیسک‌های انفجاری اغلب به صورت دایره‌ای تولید می‌شود، این وسیله در اشکال دیگری نظیر پنل‌های مستطیلی (قاب انفجاری، راپچر پنل یا دریچه انفجاری) نیز وجود دارد که برای حفاظت از ساختمان‌ها، مسیرهای بسته و یا جلوگیری از افزایش فشار هر نوع سیستم بسته‌ای (به دلایلی مانند وقوع انفجار) استفاده می‌شود.

   ابعاد راپچر دیسک‌ها و راپچر پنل‌ها بسته به کاربرد می‌تواند از 3 میلیمتر تا 1.2 متر متغییر باشد. جنس آن ها نیز معمولا از فولاد، فولاد ضد زنگ، هستلوی، گرافیت و سایر مواد متناسب با صنعت مربوطه می‌باشد.

   راپچر دیسک‌ها در اغلب صنایع شناخته شده و پذیرفته شده هستند و مشخصات آن‌ها در بیشتر استاندارد‌های جهانی نظیر ASME و PED ذکر شده است. این وسیله می‌تواند صرفا تجهیزی جهت حفاظت از سایر قطعات در مقابل افزایش فشار غیر معقول باشد و یا می‌توان از آن به عنوان یک شیر تضمین امنیت یک بار مصرف استفاده نمود که هنگامی که نیاز باشد با ضریب اطمینان و سرعت بسیار بالا وارد عمل خواهد شد.

برای مشاهده کاتالوگ‌های راپچر دیسک کلیک کنید.

انواع راپچردیسک‌ها را بشناسیم

راپچردیسک‌ها در دو مدل کلی طبقه‌بندی می‌شوند: 1- مستقیم (conventional) که در این مدل قسمت مقعر صفحه رو به فرآیند است و 2- مدل معکوس (reverse buckling) که در این مدل قسمت محدب صفحه به سمت فرآیند قرارداده می شود.

عملکرد رایچر دیسک به وسیله شبیه سازی: 

برای آنکه درک بهتری از عملکرد راپچر دیسک داشته باشیم، شما را دعوت می‌کنیم تا با مشاهده این ویدئو شبیه‌سازی شده از عملکرد راپچر دیسک، چگونگی فشار عملکرد (برگشتی و پارگی) را با دقت بسیار بالا مشاهده نمایید. 

شبیه سازی دیسک معکوس با سایز 3 اینچ معکوس 

متریال: اینکونل با شیار c 

ارتفاع گنبد: 7.3 mm 

نکته‌ی قابل توجه در خصوص شبیه‌سازی راپچر دیسک این است که به کمک این شبیه‌سازی می‌توان تعداد تست‌های واقعی را به حداقل رساند که به ویژه در صرفه جویی متریال گران قیمت مانند اینکونل اهمیت دارد.

 شما می‌توانید این ویدئو شبیه‌سازی شده را مشاهده نمایید.

نگاه کلی به راپچر دیسک: 

  در مدل مستقیم فلز تحت تنش قرار دارد. هر چه فشار افزایش پیدا کند ضخامت صفحه کمتر و کمتر شده تا در نهایت در بیشترین فشار قابل تحمل شکسته شود. اگر صفحه راپچر دیسک در این مدل فاقد برش یا المنت خاصی باشد شکست با اشکال تصادفی رخ خواهد داد و حتی ممکن است برخی قسمت‌های آن کنده شوند. به همین دلیل استفاده از این دستگاه پیش از شیرهای اطمینان توصیه نمی‌شود زیرا که ممکن است قطعات جدا شده راپچر دیسک به سایر قسمت‌های سیستم آسیب وارد کند. مزیت اصلی این مدل در مقایسه با نوع معکوس این است که از مدل مستقیم می‌توان در فشارهای پایین‌تری استفاده نمود (0.2 barg در مقایسه با 0.8 barg در معدل معکوس). بیشتر فشار مجاز کاری در نوع مستقیم معمولا بین 70 تا 80 درصد فشار شکست است. 

مدل تحت فشار مستقیم است و به همین دلیل کمتر تحت تاثیر خزش و خستگی قرار می‌گیرد. این نوع راپچر دیسک را می‌توان در شرایط خلا بدون تکیه گاه‌های خلا و حداکثر فشار عملیاتی 90 درصد فشار شکست استفاده نمود. بیشتر دیسک‌های شکست معکوس دارای چهار تیغه (چاقو) در نگهدارنده دیسک هستند که هنگام شکست دیسک را برش می‌دهند و اطمینان حاصل می‌کنند که دیسک به جای تکه تکه شدن به سمت دیواره نگهدارنده تا می‌شود. به همین علت آنها برای استفاده در قبل از شیرهای اطمینان مناسب‌تر هستند. از آنجا که در این مدل سطح صاف و محدب رو به فرآیند است، بنابراین احتمال کمتری وجود دارد که محصول روی آن انباشت کرده و فشار ترکیدن را تحت تأثیر قرار دهد.

برای مشاهده کاتالوگ‌های راپچر دیسک کلیک کنید.