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第１１卷第７期 ２０１５年７月 中国安全生产科学技术
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１ｌ Ｎｏ．７ Ｊｕ１．２０１５
文章编号：１６７３—１９３Ｘ（２０１５）一０７—００９７—０７
泄漏油气燃爆灾害下ＦＰＳＯ结构响应分析
李修峰，陈国明，师吉浩 （中国石油大学海洋油气装备与安全技术研究中心，山东青岛２６６５８０）
摘 要：为评估ＦＰＳＯ泄漏油气燃爆事故中结构损伤风险，采用等效ＴＮＴ法结合ＡＵＴＯＤＹＮ软件分 析结构在爆炸冲击波下动态响应，分析其塑性、变形及应力分布，评估不同工况下结构损伤程度。 结果表明，ＴＮＴ起爆后冲击波高速传播，ｌＯｍｓ时已覆盖工艺Ｉ区，经反射叠加耦合后破坏力增强； 原油热处理器和电脱盐器发生失效和变形，生产甲板边缘位置受约束较小，发生较大变形，部分区 域屈曲破坏；参与反应的油气越多，相同结构等效应力及变形越大，大应力、大变形区域分布越广； ｄ＝６０ｍｍ时部分结构完全失效。 关键词：ＦＰＳＯ；油气燃爆；等效ＴＮＴ法；ＡＵＴＯＤＹＮ；结构动态响应 中图分类号：Ｘ９３２ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．１１７３１／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—１９３ｘ．２０１５．０７．０１６
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ＦＰＳＯ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ ｈａｚａｒｄ ｏｆ ｌｅａｋｉｎｇ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ
Ｕ Ｘｉｕ・ｆｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｇｕｏ—ｍｉｎｇ，ＳＨＩ Ｊｉ—ｈａｏ （Ｃｅｎｔｒｅ ｆｏｒ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｅｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｉｖｅｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｒｉｓｋ ａｂｏｕｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ＦＰＳＯ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ ｈａｚａｒｄ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｂｙ ｌｅａｋｉｎｇ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ．ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｕｎｄｅｒ ｂｌａｓｔ ｗａｖｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ＴＮＴ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ＡＵＴＯＤＹＮ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃ—ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔａｔｅ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ａｎａ— ｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄａｍａｇｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｈｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｌａｓｔ ｗａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｅｓ ａｒｏｕｎｄ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ａｆｔｅｒ ＴＮＴ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｔ ｔａｋｅｓ ｏｎｌｙ １０ ｍｓ ｆｏｒ ｂｌａｓｔ ｗａｖｅ ｔｏ ｃｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ａｒｅａ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｄｉｒｅｃｔ．Ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｕｐｅｒｐｏ— ｓｉｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｗａｖｅ ｇｒｅａｔｌｙ．Ｔｈｅ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｔｈｅａｔｅｒ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｌｉｐｐｅｒ ｄｅｓａｌｔｅｒ ａｒｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｌｅ ｔｏ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｄａｍａｇｅ ａｎｄ ｗｈｏｌｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｓ ｉｎ ｅｄｇｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｃｋ，ａｎｄ ｐａｒｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｕｆｅｒｓ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｌｅａｋｓ，ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｓａｍｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｄｅｒ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｂｅｃｏｍｅｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ａｐｅ￣ｕｒｅ ｉｓ ６０ ｍｍ，ｓｏｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆａｉｌ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦＰＳＯ；ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ＴＮＴ ｍｅｔｈｏｄ；ＡＵＴＯＤＹＮ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
收稿日期：２０１５—０３—２３ 作者简介：李修峰，硕士研究生。 指导老师：陈国明，教授。 基金项目：国家安全生产监督管理总局２０１２年安全生产重大事故防治关键技术科技项目（２０１２—５０７）；中央高校基本科 研业务费专项（１４ＣＸ０６１３０Ａ） 第７期 中国安全生产科学技术 ・１０３・ 移，最大为３４．１ｍｍ。ｄ＝４０ｍｍ时，相比ｄ＝２０ｍｍ 时相同位置结构位移变大，发生大位移的区域扩大， 如原油热处理器端部和下方生产甲板结构的位移超 过４０．０ｍｍ。ｄ＝６０ｍｍ时，冲击波载荷作用位置向 右侧偏移，原油热处理器位移变小，电脱盐器端部位 移变大，最大为１２７．Ｏｍｍ，甲板大面积区域位移在 ４５．Ｏｍｍ以匕。
５ 结论 １）结合等效ＴＮＴ法和ＡＵＴＯＤＹＮ软件定量评 估可燃气云燃爆ＦＰＳＯ结构风险。分析ＴＮＴ爆炸后 冲击波传播过程，ＴＮＴ起爆后爆炸冲击波和爆轰产 物以辐射状高速传播，１０ｍｓ后已覆盖工艺处理模块 Ｉ区，冲击波经设备反射叠加耦合破坏力大大增强。 ２）原油热处理器和电脱盐器受冲击波超压和 支撑挤压作用最容易发生失效破坏和变形，易引起 事故规模扩大；生产甲板边缘位置受约束较小，发生 较大位移和塑性变形，部分结构屈曲破坏；电脱水增 压泵等设备迎爆面积小且离爆心远，受损较小。 ３）油气泄漏量越大，发生燃爆后设备所受冲击 波载荷越大，相同位置结构等效应力、位移越大，大 应力、大位移区域分布越广；发生塑性屈服的设备越 多，ｄ＝６０ｍｍ油气爆炸时部分结构甚至完全失效。
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