在化工、石油天然氣、制藥、電力及特種設備等工業領域，壓力容器和管道系統因化學反應失控、熱膨脹、堵塞或外部火災等原因可能導致內部壓力急劇升高，嚴重時可引發災難性爆炸。為保障設備與人員安全，必須設置可靠的壓力泄放裝置。在眾多安全附件中，反拱爆破片（Reverse Buckling Rupture Disc）因其獨特的結構設計、高精度的爆破壓力控制、優異的抗疲勞性能和長使用壽命，已成為現代工業中壓力系統非重閉式泄壓元件。

一、基本概念與工作原理

爆破片（Rupture Disc）是一種在設定壓力下通過自身破裂來迅速釋放壓力的純機械式安全裝置。與安全閥不同，爆破片為一次性使用，動作后需更換，但其響應速度極快（毫秒級），無泄漏風險，特別適用于處理有毒、易燃、腐蝕性或高純度介質。

反拱爆破片是爆破片的一種先進結構形式，其核心特征在于金屬膜片呈“凹面向壓力源”的反向拱形設計（即壓力作用于拱面底部）。這種結構使其工作機理區別于傳統的正拱型爆破片：

-正常工況：在系統工作壓力下，反拱結構使膜片處于受壓穩定狀態，能承受高達最大爆破壓力70%以上的脈動載荷和壓力波動，抗疲勞性能優異。

-超壓工況：當系統壓力達到預設爆破值時，膜片發生失穩反轉（Buckling），瞬間翻轉成正拱形，隨后位于膜片中心的刻痕或刀具將其精確切開，實現快速、定向破裂，釋放大量介質。

這一“失穩+切割”的雙重機制確保了爆破動作的高度可靠性和一致性。

二、結構組成與關鍵設計：

1.金屬膜片：通常采用不銹鋼（如316L）、鎳基合金（如Inconel 600）、鈦或哈氏合金制成，厚度根據壓力等級精密計算，表面進行鏡面拋光以減少應力集中。

2.刻痕或預劃槽：在膜片拱頂內側加工出十字形或星形的薄弱刻痕，控制破裂路徑，確保低碎片化和高流量系數。

3.夾持器（Holder）：金屬法蘭結構，用于將爆破片固定在管道或容器的接口上，確保密封和對中。

4.支撐環或刀架（Optional）：部分設計在膜片翻轉后由固定刀具切斷，進一步提高泄放效率。

根據是否帶刀具，反拱爆破片可分為：

-反拱帶刀型（KUB/KU）：內置刀具，翻轉后自動切割，適用于高壓、大尺寸場合。

-反拱不帶刀型（RU）：依靠刻痕引導破裂，結構更簡單，適用于中低壓系統。

三、技術優勢與性能特點

1.高抗疲勞與耐脈沖能力

反拱結構使膜片在正常壓力波動下保持穩定，不易產生塑性變形或微裂紋，適用于頻繁壓力變化的工況。

2.爆破壓力精度高

制造公差可控制在±2%以內，確保在精確壓力下動作，避免誤動作或延遲泄壓。

3.泄放能力強

破裂后通道打開，流量系數高（Cd≈0.97），接近全通徑，能迅速降低系統壓力。

4.低碎片化與防倒流

刻痕設計使破裂碎片保留在夾持器內，防止進入下游設備造成損壞；同時可與其他安全閥串聯使用，防止安全閥泄漏。

5.適用范圍廣

可應用于真空至超高壓（>100 MPa）、高溫（>400°C）及腐蝕性介質環境。

6.長使用壽命

在正常工況下可長期服役，無需定期維護，顯著降低運維成本。

四、典型應用場景

-化工與石化：反應釜、蒸餾塔、換熱器的壓力保護。

-油氣開采與輸送：井口裝置、壓縮機、儲罐的安全泄放。

-制藥與生物工程：無菌工藝系統的壓力隔離與泄放。

-核電與航空航天：高可靠性要求的封閉系統。

-鋰電池制造：電池模組或測試設備的過壓保護。

五、選型與安裝注意事項

選型時需明確：

-設計爆破壓力與溫度；

-工作介質及其腐蝕性；

-泄放流量要求（需滿足API 520/521或GB 567標準）；

-連接尺寸與法蘭標準；

-是否需要真空支撐或背壓補償。

安裝時應確保：

-夾持器清潔、平整；

-爆破片方向正確（凹面朝向壓力源）；

-均勻擰緊螺栓，防止偏載；

-避免機械損傷或劃傷膜片表面。