ФНП-533: Расчет последствий взрыва и критерии взрывоустойчивости зданий

В случае детонации облака газовой ТВС расчет производится по следующим формулам: , (8) , (9) Зависимости (8) и (9) справедливы для значений , больших величины = 0,2 и меньших = 50. В случае < 0,2 величина полагается равной 18,6, а величина полагается равной 0,53. В случае детонации облака гетерогенной ТВС расчет производится по следующим формулам: , (10) , (11) Зависимости (10) и (11) справедливы для значений больше величины 0,25. В случае если < 0,25, величина полагается равной 18, а величина = 0,16.

В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы, добавляются скорость видимого фронта пламени и степень расширения продуктов сгорания . Для газовых смесей принимается = 7, для гетерогенных - = 4. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграции гетерогенных облаков величина эффективного энергозапаса смеси домножается на коэффициент ( 1)/ . Величина определяется исходя из взрывоопасных свойств горючего вещества и загроможденности окружающего пространства, влияющего на турбулизацию фронта пламени. Безразмерные давление и импульс фазы сжатия определяются по соотношениям: , (12) , (13) где - скорость звука в воздухе, м/с. Последние два выражения справедливы для значений больше величины 0,34, в противном случае Rx в соотношениях (12) и (13) полагается равным 0,34. Далее вычисляются величины и , которые соответствуют режиму детонации и для случая детонации газовой смеси рассчитываются по соотношениям (8), (9), а для детонации гетерогенной смеси - по соотношениям (10), (11) (в формулах (8) - (11) величинам и соответствуют величины и ). Окончательные значения и выбираются из условий: . (14) После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины: , (15) . (16)

Для расчета условной вероятности гибели людей, находящихся в зданиях, используются данные о гибели людей при разрушении зданий при взрывах и землетрясениях. Исходя из типа зданий и избыточного давления ударной волны оценивается степень разрушения производственных и административных зданий. Данные приведены в таблице N 3. Условная вероятность травмирования и гибели людей определяется по таблице N 4. Данные уточняются при их обосновании с указанием источника информации. Таблица N 3 Данные о степени разрушения производственных, административных зданий и сооружений, имеющих разную устойчивость Таблица N 4 Зависимость условной вероятности поражения человека с разной степенью тяжести от степени разрушения здания

Тип зданий, сооружений	Степень разрушения при избыточном давлении на фронте падающей ударной волны, кПа
Слабое	Среднее	Сильное	Полное
1	2	3	4	5
Промышленные здания с легким каркасом и бескаркасной конструкцией	10 - 25	25 - 35	35 - 45	> 45
Складские кирпичные здания	10 - 20	20 - 30	30 - 40	> 40
Одноэтажные складские помещения с металлическим каркасом и стеновым заполнением из листового металла	5 - 7	7 - 10	10 - 15	> 15
Бетонные и железобетонные здания и антисейсмические конструкции	25 - 35	80 - 120	150 - 200	> 200
Здания железобетонные монолитные повышенной этажности	25 - 45	45 - 105	105 - 170	170 - 215
Котельные, регуляторные станции в кирпичных зданиях	10 - 15	15 - 25	25 - 35	35 - 45
Деревянные дома	6 - 8	8 - 12	12 - 20	> 20
Подземные сети, трубопроводы	400 - 600	600 - 1000	1000 - 1500	> 1500
Трубопроводы наземные	20	50	130	-
Кабельные подземные линии	до 800	-	-	> 1500
Цистерны для перевозки нефтепродуктов	30 - 50	50 - 70	70 - 80	> 80
Резервуары и емкости стальные наземные	35 - 55	55 - 80	80 - 90	> 90
Подземные резервуары	40 - 75	75 - 150	150 - 200	> 200
Тяжесть поражения	Степень разрушения
Полное	Сильное	Среднее	Слабое
1	2	3	4	5
Смертельное	0,6	0,49	0,09	0
Тяжелые травмы	0,37	0,34	0,1	0
Легкие травмы	0,03	0,17	0,2	0,05

Взрывоустойчивость здания при внешнем взрыве обеспечивается, если выполняется условие, при котором здание находится вне возможных зон действия падающей ударной волны с амплитудой давления на фронте, превышающей предельное давление, на которое рассчитано здание: , (22) где: - предельное давление на фронте падающей ударной волны, на которое рассчитано рассматриваемое здание; - давление на фронте падающей на здание ударной волны; n - номер сценария (N = 1, 2, ..., N); N - число сценариев со взрывом. При отсутствии точных данных значение Рпр определяется по таблице N 3, соответствующей нижнему значению средней степени разрушения здания с учетом его типа.

В случае невыполнения условия (22) для обоснования взрывоустойчивости следует использовать результаты количественного анализа риска взрыва и критерий, согласно которому частота разрушения здания в течение года не должна превышать допустимую величину : . (23) Величина обосновывается в проектной документации или принимается согласно нормативным методическим документам. Расчет риска разрушения здания определяется по формуле: , (24) где: - расчетная частота достижения в j-ом сценарии параметров падающей ударной волны, приводящей к разрушению здания (определяется методами количественной оценки риска); G - число сценариев, при которых реализуются условия разрушения здания. При оценке риска взрыва следует использовать частоты разгерметизации типового оборудования согласно таблицам N 5 - N 8. Данные уточняются при их обосновании с указанием источника информации. Таблица N 5 Частота разгерметизации технологических трубопроводов Частоты, указанные в таблице N 5, приведены для технологических трубопроводов, не подверженных интенсивной вибрации, не работающих в агрессивной среде, при отсутствии эрозии, не подверженных циклическим тепловым нагрузкам. При наличии указанных факторов частота повышается в 3 - 10 раз в зависимости от специфики условий. Разгерметизация на фланцевых соединениях добавляется к разгерметизациям на трубопроводах. Одно фланцевое соединение по частоте разгерметизации приравнивается к 10 метрам трубопровода. Длина трубопровода не менее 10 метров. При меньшей длине она считается равной 10 метрам. Таблица N 6 Частота разгерметизации насосов Таблица N 7 Частота разгерметизации сосудов под давлением Частота разгерметизации сосудов под давлением понижается, если при изготовлении сосуда использованы специальные технические решения, обеспечивающие снижение аварийности, однако частота полной разгерметизации (мгновенный выброс (C1)) не может быть ниже 1 · 10-7 1/год. Частота разгерметизации сосудов под давлением разгерметизации повышается, если для сосуда обычные условия обеспечения целостности не выполняются либо имеются другие обстоятельства, приводящие к повышению частоты. Если внешние воздействия не могут быть исключены, то значение частоты полного разрушения увеличивается на величину 1 · 10-5 1/год для мгновенного выброса (C1). Таблица N 8 Частота разгерметизации резервуаров и изотермических хранилищ

Внутренний диаметр трубопровода	Частота разгерметизации, рис. 154 · рис. 155
Разрыв на полное сечение, истечение из двух концов трубы	Истечение через отверстие с эффективным диаметром 10% от номинального диаметра трубы, но не больше 50 мм
1	2	3
Менее 75 мм	1 x 10-6	5 x 10-6
От 75 до 150 мм	3 x 10-7	2 x 10-6
Более 150 мм	1 x 10-7	5 x 10-7
Тип насоса	Частота разгерметизации, рис. 154
Катастрофическое разрушение с эффективным диаметром отверстия, равным диаметру наибольшего трубопровода	Утечка через отверстие с номинальным диаметром 10% от диаметра наибольшего трубопровода, но не больше 50 мм
1	2	3
Насосы	1 x рис. 156	5 x рис. 156
Корпусы насосов из кованой стали	5 x рис. 157	2,5 x рис. 156
Герметичные насосы	1 x рис. 157	5 x рис. 157
Тип оборудования	Частота разгерметизации, рис. 154
Полное разрушение, мгновенный выброс	Продолжительный выброс через отверстие диаметром 10 мм
C1	C2
1	2	3
Сосуды под давлением	1 x рис. 158	1 x рис. 157
Технологические аппараты (ректификационные колонны, конденсаторы и фильтры)	1 x рис. 157	1 x рис. 156
Химические реакторы	1 x рис. 157	1 x рис. 156
Тип оборудования	Частота разгерметизации, рис. 154
Полное разрушение	Продолжительный выброс в окружающую среду через отверстие диаметром 10 мм	Продолжительный выброс в межстенное пространство через отверстие диаметром 10 мм
Мгновенный выброс всего объема в окружающую среду	Мгновенный выброс всего объема в межстенное пространство
1	2	3	4	5
Одностенный резервуар, в котором имеется одна оболочка, предназначенная для хранения жидкости. Вторая (внешняя) оболочка может присутствовать, однако она обеспечивает защиту только от воздействия окружающей среды и при разрушении внутренней оболочки не может удерживать ни газ, ни жидкость	1 x рис. 157	-	1 x рис. 156	-
Резервуар с внешней защитной оболочкой, в котором имеются внутренняя оболочка для хранения жидкости и внешняя защитная оболочка, обеспечивающая удержание жидкости при утечке из внутренней оболочки, но не обеспечивающая удержание газа. Внешняя оболочка не обеспечивает защиту от внешних воздействий (взрыва, воздействия разлетающихся обломков и термического воздействия)	1 x 10-6	1 x рис. 158	-	1 x рис. 156
Резервуар с двумя оболочками, в котором имеются первичная оболочка для жидкости и внешняя оболочка. Внешняя оболочка может удерживать пролитую жидкость и защищать от различных внешних воздействий, таких как взрывы, воздействие разлетающихся обломков и термическое воздействие, однако не предусматривает удержание газа (паров)	2,5 x рис. 159	1 x рис. 160	-	1 x рис. 156
Резервуар полной герметизации, в котором имеются внутренняя и внешняя оболочки. Внешняя оболочка обеспечивает удержание пролитой жидкости и пара и защищает от различных внешних воздействий, таких как взрывы, воздействие разлетающихся обломков и термическое воздействие	1 x рис. 159	-
Заглубленный резервуар, уровень жидкости в котором находится ниже уровня земли	-	1 x рис. 159	-	-
Подземное хранилище, которое полностью закрыто грунтом, а уровень жидкости находится ниже уровня земли	1 x рис. 159	-	-	-