ラプチャーディスクの疲労寿命について知りたいのですが？

ラプチャーディスクの破裂圧力の考え方

ラプチャーディスクの破裂圧力は、基本的には使用する材料の引張り強さ又はヤング率で決まります。　一般の構造物の設計においては、使用材料の許容応力を使用するのに対しラプチャーディスクはその材料の限界値が破裂圧力となります。

一般構造物は安全率を３～４見込んであります(これは使用期間が長く、使用期間中に破壊しない為の配慮です)が、ラプチャーディスクの破裂圧力には安全率を見込むことは出来ません。

例えば、ラプチャーディスクが取付られる装置の許容圧力(設計圧力)を2MPaとすると、この装置が破壊もしくは変形を起こす圧力はMin6MPaとなります。　一方ラプチャーディスクの破裂圧力は、装置の許容圧力を超えることはできないため次となります。

2MPa(上限値)- その5%(0.1MPa) = 1.9MPa(設定値) 破裂圧力＝1.9MPa±5%(0.095)MPa

ラプチャーディスクの疲労について

上記の装置で実際の運転圧力が1.6MPaとした場合に、ラプチャーディスクに安全率が有るとすれば、破裂圧力と運転圧力の比が安全率と考えられます。
つまり、以下のようになります。

(1.9－0.095=1.805MPa)÷1.6MPa=1.128

同じ考え方で、装置を評価すると、6MPa÷1.6MPa＝3.75となります。装置と比較して運転圧力に対しては、ラプチャーディスクは30%の安全率しか持っていないことになります。

言い換えれば、装置では装置の破壊(変形)圧力に対して運転圧力は約27%であるのに対してラプチャーディスクのそれは約89%になります。　例えば、破裂圧力：1.9MPa、破裂時温度：22℃、口径50A(2B)、破裂板材質：316SS、金属単板型ラプチャーディスクの板厚は約0.044mmとなります。

破裂圧力を確保するには前述の非常に薄い材料を使用する必要があります。この薄い材料が、運転圧力の変動・温度・流体による腐食・使用環境等の条件により疲労することは当然と言えば当然のことです。　疲労はラプチャーディスクに経時劣化として破裂圧力の低下をもたらし、ついには運転圧力で破裂することになります。

以上より、破裂圧力は、安全操業とプラントの経済性からは、できるだけ低くおさえることが望まれますが、ラプチャーディスクの寿命の点からは破裂圧力が運転圧力より出来るだけ高い方が寿命は長くなります。