[發明專利]高壓容器力學環境試驗安全防護方法

在審

• 申請號: 201410743129.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN105738193A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 賀智國;賀譯賢;邱杰;周天朋;唐偉
• 申請（專利權）人: 天津航天瑞萊科技有限公司;北京航天斯達科技有限公司;北京強度環境研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 王朋

技術領域

本發明涉及力學環境試驗安全防護技術領域，具體涉及一種高壓容器力學環境試驗安全防護方法。

背景技術

在國防科技領域，高壓容器的應用范圍非常廣泛，隨著航天器及武器的性能、壽命及可靠性要求的不斷提高，高壓容器的地面試驗對驗證設計及制造起到了非常重要的作用。

高壓容器在其工作狀態下，除了氣體內壓外，還承受一定的動力學環境。內壓對高壓容器的影響基本上為靜態應力，動力學環境則對高壓容器施加一定的動態應力。在工作狀態下，容器所承受的應力為復合應力。傳統的地面試驗，高壓容器僅僅進行液壓的打壓試驗，用于驗證靜態強度，或進行空載狀態下的振動試驗以考核其動強度，但是以上的考核方法僅考核了單一應力狀況下容器的強度及經受動力學環境的能力。近年來，高壓容器帶壓狀態下的力學環境試驗，考核真實應力狀態下容器的力學環境適應能力，越來越受到設計部門的重視。

開展帶壓狀態下容器的力學環境試驗具有一定的危險性，在力學環境試驗中的動應力和內壓復合作用下容器可能泄露和破裂，導致高壓氣體外泄，對人員和設備產生威脅。安全防護問題的妥善解決，成為開展高壓容器力學環境試驗的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的是解決高壓容器地面過程中，高壓容器在動應力和內壓復合作用下可能產生碎片并形成沖擊波，對周邊環境造成危害的問題，提供了一種可以同時對高速碎片和沖擊波進行防護，降低操作人員安全風險的高壓容器力學環境試驗安全防護方法。

本發明是這樣實現的：

一種高壓容器力學環境試驗安全防護方法，具體包括如下步驟：

第一步：安裝防護裝置；

第二步：計算安全工作距離；

第三步：設置安全工作區域。

如上所述的第一步，在高壓容器外圍安裝防護裝置，用于對高壓容器破裂后拋灑出高速碎片進行防護。

如上所述的防護裝置采用防爆墻或沙袋墻。

如上所述的第二步，具體包括如下步驟：步驟2.1：計算壓縮氣體物理爆炸能量，采用等溫膨脹法：

E=PV×ln(PP0)]]>

式中：E——氣體的物理爆炸能量，J；

P——氣體爆炸前的絕對壓力，Pa；

P₀——高壓容器外環境壓力，Pa；

V——高壓容器容積，m³；

步驟2.2：把氣體爆炸能量E換算為TNT當量Q，公式為：

Q＝E/k

式中：Q為爆炸物TNT當量，kg；k為TNT爆炸能量系數4.5×10⁶，J/kg；

步驟2.3：計算相應爆炸物TNT當量下的安全距離，廠房內部安全距離計算公式如下：

D＝kQ^1/3

式中：D為安全工作距離；K為安全系數，K取3.6。

如上所述的第三步，根據第二步得到的安全工作距離D，將操作工位設置在距離高壓容器大于安全工作距離D的位置上。

本發明的有益效果是：

本發明包括安裝防護裝置、計算安全工作距離和設置安全工作區域的步驟。采用本發明的安全防護方法，近3年來開展了50多項高壓容器力學環境試驗。實踐表明本安全防護方法風險分析全面，安全距離設置合理，防護措施到位，保障了高壓容器力學環境試驗的順利開展。

附圖說明

圖1是本發明的一種高壓容器力學環境試驗安全防護方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。

如圖1所示，一種高壓容器力學環境試驗安全防護方法，具體包括如下步驟：

第一步：安裝防護裝置。

在高壓容器外圍安裝防護裝置，用于對高壓容器破裂后拋灑出高速碎片進行防護。防護裝置采用防爆墻或沙袋墻。

第二步：計算安全工作距離。

步驟2.1：計算壓縮氣體物理爆炸能量，采用等溫膨脹法：