Пожарная безопасность → ПожаровзрывобезопасностьПожарная безопасность → ПожаровзрывобезопасностьПожарная безопасность → ПожаровзрывобезопасностьВ докладе обобщаются опыт работы НТЦ "Взрывоустойчивость" по вопросу прогнозирования последствий воздействия на объекты нагрузок от аварийных взрывов и методы обеспечения устойчивости строительных объектов при взрывных авариях.
Описаны механизмы формирования взрывных нагрузок различной природы. Показана несостоятельность использования применяемого в существующей практике понятия "тротиловый эквивалент" для определения уровня взрывоопасности объекта. Проанализированы последствия аварийных и террористических взрывов. Определены основные способы снижения нагрузок, действующих на конструктивные элементы зданий, оборудование и людей при аварийных взрывах.
При анализе эффективности и разработке мероприятий по снижению ущерба от взрывов отдельно рассматриваются внешний (в атмосфере) и внутренний (внутри здания или помещения) взрывы. Это связано с тем, что способы минимизации ущерба при внешних и внутренних взрывах различны. При взрыве в атмосфере наибольшие травмы и ущерб зданиям наносят волна сжатия или ударная волна (для взрывов ВВ или дефлаграционных взрывов с большой скоростью распространения пламени), которые выбивают оконное остекление. Поэтому для снижения ущерба от внешнего взрыва необходимо иметь прочное остекление.
Увеличение прочности стекла можно достичь оклеиванием его внутренней поверхности пленочным покрытием. Это приводит к минимизации ущерба при внешних (по отношению к рассматриваемому остекленному помещению) взрывах любой природы. При взрывах внутри зданий — наоборот: стекла должны иметь малую прочность, т.к. освобожденные от остекления оконные проемы должны выполнять роль сбросных проемов, снижающих взрывное давление. Если же окна имеют остекление повышенной прочности, то они должны быть изготовлены в виде легкосбрасываемых (распашных) конструкций.
Рассмотрены особенности развития дефлаграционных взрывов в атмосфере, которые являются наиболее распространенными при авариях. Показано, что в такой постановке задачи основными поражающими факторами являются избыточное давление и скоростной напор. В существующей нормативной документации, использующей тротиловый или энергетический эквивалент, основными поражающими факторами считаются избыточное давление на фронте воздушной ударной волны и импульс фазы сжатия.
При дефлаграционных взрывах (в силу дозвуковых скоростей распространения пламени) формируется волна сжатия, не имеющая крутого фронта. Давление и другие параметры в волне сжатия нарастают от фронта волны к фронту пламени. Максимальные значения параметров волны сжатия приходятся на фронт пламени. Поэтому и форма взрывной нагрузки, принятая в существующих нормативах, не соответствует реальным нагрузкам, воздействующим на здания и сооружения в условиях аварийного взрыва.
Аварийные взрывы внутри зданий и помещений также характеризуются не детонационным, а дефлаграционным типом взрывного превращения. Это обстоятельство накладывает определенные особенности на способы прогнозирования взрывных нагрузок и методы уменьшения последствий аварийных взрывов. Например, величина избыточного давления для любого момента времени практически одинакова во всех точках помещения и определяется темпом роста давления, вызванного выделением продуктов сгорания на фронте пламени, и темпом снижения давления вследствие истечения газа (свежей смеси или продуктов сгорания) через открытый сбросной проем (окна, двери и т.д.).
Показано, что максимальное давление в зданиях с глухим остеклением зависит от величины давления, при котором начинает разрушаться остекление. Давление начала вскрытия остекления определяется размерами единичной ячейки стекла и его толщиной. При использовании в качестве предохранительных конструкций (ПК) легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) величина максимального давления в основном зависит от характерных размеров помещения и инерционности ЛСК.
Описываются примеры обеспечения взрывоустойчивости реальных объектов.
В Москве существует большое количество взрывоопасных объектов, расположенных в непосредственной близости от жилых массивов и объектов экономики. Техногенные аварии, сопровождающиеся взрывами, могут приводить как к гибели людей, так и к разрушению зданий и сооружений. В докладе рассматривается предполагаемая Концепция создания и развития системы взрывоустойчивости, предусматривающая развитие нормативно-правовой базы, и раскрываются принципы функционирования данной системы. Целью создания данной системы является выработка и проведение мероприятий, направленных на снижение взрывоопасности объектов и последствий взрывов.
Рассмотрено поведение одно- и многоэтажных зданий в случае разрушения отдельных элементов несущей системы. Выявлены условия потери устойчивости здания в целом, когда нарушаются требования к живучести здания.
С целью доказательства принципиальных отличий выгорания гетерогенных и гомогенных взрывоопасных облаков и обоснования радиационного механизма выгорания органических пылевых аэровзвесей проведено теоретическое и экспериментальное исследования зависимостей скорости нарастания давления взрыва пылевых взвесей симазина (C7H12N5Cl) с размером частиц 74 • 10-6 м от добавок ингибитора (C2F4Br2).
Из теоретического анализа, основанного на формально-кинетическом подходе к проблеме ингибирования гетерогенного горения, следует, что характер зависимости скорости горения от добавки ингибитора оказался аналогичным экспериментальному. В отличие от монотонного снижения скорости горения газовых смесей при добавке ингибитора, скорость горения органического аэрозоля вплоть до срыва пламени очень слабо зависит от добавок C2F4Br2. Эти результаты можно объяснить дискретным диффузионным выгоранием пылевых частиц при радиационной передаче энергии от горящих частиц.
Эксплуатация магистральных нефтепроводов (МН) представляет опасность техногенного характера для человека и окружающей среды. Какова же мера такой опасности для новых нефтепроводных систем ЗАО "Каспийский трубопроводный консорциум-Р" (КТК-Р) и Балтийской трубопроводной системы ООО "Балтийские магистральные нефтепроводы" (БТС), и что необходимо сделать для снижения существующих техногенных рисков? В силу специфики технологии МН техногенные опасности при их штатной работе незначительны.
Основной вклад в техногенный риск эксплуатации МН вносит возможность возникновения аварии. Оценка и анализ риска аварии наиболее подробно излагаются в декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта (ОПО). В докладе представлены основные результаты декларирования промышленной безопасности нефтепроводных систем БТС и КТК-Р.
При анализе риска аварий на площадочных объектах БТС и КТК-Р использовались методы количественной оценки риска, изложенные в РД 03-418-01, с учетом возможности возникновения пожара и взрыва. Оценки термического воздействия при пожаре разлития, "огненного шара" и взрыва топливно-воздушных смесей (ТВС) выполнялись на основе методик РД 03-409-01 и ГОСТ Р 12.3.047-98. При оценке последствий воспламенения дрейфующих облаков ТВС проводились расчеты с использованием моделей (R. A. Сох, R. J. Carpenter et al.), которые описывают нестационарное, трехмерное, турбулентное течение атмосферного воздуха, переносящего пары нефти.
Результаты анализа риска аварий на площадочных объектах показали, что зоны действия факторов, связанных с поражением людей, практически не выходят за пределы установленных санитарно-защитных зон.
Результаты декларирования промышленной безопасности нефтепроводных систем показали, что:
1) риск аварии на БТС и КТК-Р несоизмеримо ниже ожидаемой выгоды от эксплуатации этих объектов:
2) при планировании мер обеспечения безопасности, предупреждения ЧС и принятии соответствующих управленческих решений необходимо обязательно учитывать результаты анализа риска аварии на ОПО.