انواع راپچر دیسک و متغیرهای طراحی آن

طراحی و تولید راپچر دیسک (Rupture Disk)، برخلاف ظاهر ساده به دلیل حساسیت عملکرد در فشار و دمای معین، با پیچیدگی‌های زیادی همراه است، به صورتی که شرکت‌های محدودی در دنیا تولید کننده آن هستند.

راپچر دیسک‌ها در اشکال دایره‌ای و مستطیلی، متشکل از یک یا چند لایه، و به صورت گنبدی یا تخت تولید می‌شوند. در بسیاری از آن‌ها نقاط 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. همچنین گنبد آن می‌تواند به سمت درون سیستم (معکوس) و یا به بیرون سیستم (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 بین دو لایه‌ی فلزی قرار داده و راپچر دیسک 3 لایه را ایجاد نمود.

مواد مورد استفاده در ساخت آن می‌تواند فلزاتی مانند استیل ضد زنگ و یا مواد با کیفیت‌تر و مقاوم‌تر نظیر اینکونل، هستلوی، تانتالیوم و یا پوشش‌های مختلف و همچنین پلاستیک‌هایی مانند FEP و PTFE باشند.

متغیرهای فنی طراحی  راپچر دیسک (Rupture Disk) به شرح زیر است:

1.      ابعاد: قطر راپچر دیسک باید متناسب با قطر لوله‌ها و فلنچ‌های سیستم مطابق با استاندارد‌های  DNدر اروپا و یا NPS  در سایر کشور‌ها تعیین شود.

2.      فشار شکست: 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 و پایین‌تر از فشار مقاومت (MAWP) همان سیستم باشد.

3.      تلرانس شکست: این تلرانس 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 تلرانس  %10± باشد، صفحه آن بین فشار 0.9 تا 1.1 بار باز خواهد شد. بسته به قوانین و مقررات‌های مختلف، تلرانس انفجار می‌تواند %10± ، %5± و یا %3± برای سیستم‌های با فشار کاری بالا متغیر باشد. همچنین بسته به نوع فرآیند و تجهیزات تلرانس‌های دیگر نیز می‌تواند استفاده شود.

4.      دمای سیال: از آنجا که دما عامل کلیدی در حد تسلیم مواد است. مقدار دما در تعیین فشار شکست راپچر دیسک باید لحاظ گردد.

5.      متریال: در ساخت راپچر دیسک ها از متریال های مختلف شامل فولادهای ضد زنگ، اینکونل، نیکل، مونل، هستلوی و ... استفاده می شود. قیمت بالا، عدم تولید داخلی و سختی تامین آن از مشکلات تولید راپچر دیسک است.

از مزایای استفاده از راپچر دیسک به جای شیر‌های اطمینان می‌توان نفوذ ‌ناپذیری، هزینه کمتر، سرعت واکنش بالا، عدم وجود محدودیت ابعادی، عدم وجود رسوب گرفتگی و راحتی تعویض را نام برد. دیسک‌های انفجاری در صنایع پتروشیمی، پالایشگاهی، هوافضا، هوانوردی، دفاعی، درمانی، راه آهن، هسته‌ای، 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 اطمینان استفاده نمود؛ بدین ترتیب در صورتی که شیر اطمینان عمل نکند و یا نتواند با سرعت کافی فشار سیستم را تنظیم کند، راپچر دیسک منفجر خواهد شد.