[發(fā)明專利]一種著火儲罐失效模式研究系統(tǒng)和研究方法

有效

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• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106802336B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張日鵬;袁紀武;王正;趙祥迪;徐銀謀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12;G01N3/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發(fā)明提供了一種著火儲罐失效模式研究系統(tǒng)，包括測試著火儲罐應(yīng)力應(yīng)變以及儲罐壁溫度實驗裝置和利用熱模擬試驗機測定構(gòu)件的熱疲勞特性、蠕變特性以及屈服強度，判斷著火儲罐失效模式裝置。通過測取著火儲罐的應(yīng)變以及溫度，進而通過建模得到整個儲罐的應(yīng)變和溫度；利用熱模擬試驗機測量試件的屈服強度、彈性模量、整體變形隨時間變化曲線等，利用相應(yīng)的準則和失效模式特性，判斷儲罐失效模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油化工儲罐安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種著火儲罐失效模式研究方法。

背景技術(shù)

隨著石油化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，儲罐的數(shù)量和體積逐漸增加，隨之而來的是儲罐安全問題日益嚴重。在眾多的儲罐安全事故中，儲罐火災(zāi)占很大比重。

儲罐發(fā)生全表面火災(zāi)時，由于高溫火焰隨著氣流變化的不穩(wěn)定性，罐內(nèi)液體溫度的不均勻，水噴淋冷卻的不均勻，導(dǎo)致罐壁受力非常復(fù)雜。國內(nèi)外專家學(xué)者長期以來對火災(zāi)情況下儲罐的失效機理進行了大量研究，初步認為：在不考慮材料的結(jié)構(gòu)缺陷、損傷以及焊接等工藝對結(jié)構(gòu)的影響的情況下，著火儲罐失效的模式主要有：疲勞破裂、蠕變破裂以及韌性破裂。

長期以來，鑒于火災(zāi)情況下實驗的困難以及成本問題，國內(nèi)外專家主要通過建模的方式來求解罐壁受力以及溫度，進而通過比較高溫時鋼材的屈服強度和罐壁受力判斷著火儲罐是否會發(fā)生韌性破裂；對疲勞破裂和蠕變破裂由于機理復(fù)雜的緣故，研究很少。

目前，國內(nèi)沒有專門的實驗方法來研究著火儲罐的失效模式，為此，本專利提出一種主要借助實驗來研究罐壁受力以及溫度的實驗系統(tǒng)，同時用熱模擬試驗機測量處于失效溫度下的試件的力學(xué)特性，進而判斷具體的失效模式。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種著火儲罐失效模式研究系統(tǒng)和研究方法，為研究著火儲罐熱響應(yīng)及安全時間提供技術(shù)保障。

本發(fā)明提供一種著火儲罐失效模式研究系統(tǒng)，其包括測試著火儲罐應(yīng)力應(yīng)變以及儲罐壁溫度實驗裝置和利用熱模擬試驗機測定構(gòu)件的熱疲勞特性、蠕變特性以及屈服強度，判斷著火儲罐失效模式。

其中，所述測試著火儲罐應(yīng)力應(yīng)變以及儲罐壁溫度實驗裝置包括儲罐、儲罐頂端的水噴淋設(shè)備、位于儲罐外壁的應(yīng)變片、位于儲罐內(nèi)壁的應(yīng)變片、位于儲罐頂端的應(yīng)變片、位于儲罐外壁的溫度傳感器、位于儲罐內(nèi)壁的溫度傳感器、位于儲罐頂端的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及電腦。

其中，所述應(yīng)變片分布在儲罐外壁、儲罐內(nèi)壁和儲罐鋼板的頂端。

其中，所述儲罐內(nèi)壁和儲罐外壁的每個布置應(yīng)變片的位置都布置兩個應(yīng)變片，兩個應(yīng)變片相互垂直，其中一個沿著儲罐軸向。

其中，布置在儲罐罐壁鋼板頂部的每個位置的應(yīng)變片的數(shù)量為一個，指向儲罐中心方向，即沿著徑向。

其中，緊挨著每個應(yīng)變片位置處貼有溫度傳感器。

本發(fā)明提供一種采用上述著火儲罐失效模式研究方法，通過測試著火儲罐的應(yīng)變應(yīng)力以及溫度，同時利用熱模擬試驗機對處于失效溫度的試件進行力學(xué)特性測試，所述試件是仿照沒有進行實驗的儲罐失效部位制作的樣品，測量其屈服強度和熱疲勞特性以及蠕變特性，并與著火儲罐失效部位的部件應(yīng)變應(yīng)力特性進行比較，得出其最終的失效模式。

其中，所述著火失效儲罐失效模式研究方法具體包括：

第一步，儲罐著火時，對儲罐表面的變形和溫度進行測量和記錄；標記著火時，儲罐表面大幅變形失效部位；

第二步，利用記錄下來的各個測點的儲罐變形和溫度值，對儲罐表面的變形及溫度建模；

第三步，仿照失效部位在火災(zāi)前的樣式，制作試件，測量彈性模量和屈服強度，判斷失效模式是否為韌性破裂；