تحلیل و ارزیابی آسیب‌پذیری مخازن فولادی تحت بارگذاری انفجاری و تعیین حریم امن (مطالعه موردی: مخزن آمونیاک)

اقدامات تروریستی در زیرساخت‌های ملی ازجمله تهدیدات جدی است که ذهن بسیاری از مسئولان را در کشورها متوجه خودساخته است. صنعت نفت و گاز ازجمله زیرساخت‌های کشورها به شمار رفته و نقش بسیار مهمی را در توسعه اقتصاد یک کشور ایفا می‌کنند؛ ازاین‌رو صیانت از آن‌ها امری ضروری به شمار می‌رود. امروزه مخازن فولادی در بسیاری از صنایع مختلف ازجمله صنایع نفت و گاز مورداستفاده قرار می‌گیرند، مخازن فولادی ازجمله سازه‌هایی صنعتی هستند که به‌واسطه‌ی ماهیت مواد ذخیره‌شده در آنها به‌صورت بالقوه در معرض خطر حریق و انفجار قرار داشته و هرگونه آسیب در آنها ایمنی کل مجموعه را تهدید می‌کند. علی‌رغم پیشرفت‌های چشمگیر مختلف فناوری‌ و ورود تجهیزات جدید، هنوز هم مولفه فاصله به‌عنوان یک اصل مهم و تاثیرگذار در ناکامی دشمن شناخته‌شده و از مهم‌ترین اقدامات در حوزه حفاظت از مراکز حساس و حیاتی ایجاد فاصله امن (stand off) در برابر بارهای انفجاری (بار مبنا) است. در پژوهش پیشرو نظر به اینکه نتایج پژوهش می‌تواند برای بهبود وضعیت سطح آسیب‌پذیری مورداستفاده قرار گیرد می‌توان گفت پژوهش حاضر کاربردی است. براین‌اساس در این مطالعه، به بررسی تاثیر بارگذاری‌های انفجاری بر روی یک نمونه مخزن فولادی جدار نازک (مگا مخزن آمونیاک) و تعیین حریم امن مناسب برای مقابله با تهدیدات احتمالی پرداخته‌شده است. با استفاده از تحلیل‌های دینامیکی و مدل‌سازی عددی به کمک نرم‌افزار abaqus نسخه 6.22 (منتشرشده در سال 2022)، رفتار مخازن فولادی تحت شرایط مختلف بارگذاری انفجاری مورد ارزیابی قرارگرفته است. با تجزیه‌وتحلیل و ارزیابی شروع آسیب در بدنه مخزن و همچنین مقایسه نمودارهای peeq (کرنش پلاستیک معادل)، von mises (تئوری فون مایسز) و jccrt (معیار شروع آسیب جانسون - کوک) آسیب‌های وارده بر جداره مخزن ارزیابی شد و فاصله stand off تعیین شد، نتایج حاصل از این پژوهش، دیدگاه‌های نوینی در زمینه حفاظت مخازن در برابر حوادث انفجاری ارائه می‌کند.

analysis and evaluation of vulnerability of steel tanks under explosive loading and determination of safe distance(case study: ammonia tank)

terrorist actions in the national infrastructure are among the serious threats that have turned the minds of many officials in the countries towards themselves. the oil and gas industry is one of the infrastructures of countries and they play a very important role in the development of a country’s economy. therefore, protecting them is considered essential. today, steel tanks are used in many different industries, including the oil and gas industries, steel tanks are among the industrial structures that are potentially exposed to the risk of fire and explosion due to the nature of the materials stored in them, and any damage to them affects the overall safety. it threatens the collection. despite various significant technological advancements and the introduction of new equipment, distance remains a crucial and influential component in thwarting enemy actions. one of the most important measures in the field of protecting sensitive and vital centers is creating a safe distance (stand off) against explosive loads (design basis loads). in the present study, considering that the research results can be used to improve the vulnerability level, it can be said that the research is practical. accordingly, this study examines the effects of explosive loading on a sample thin-walled steel tank (mega ammonia tank) and determines a suitable safe distance to counter potential threats. using dynamic analysis and numerical modeling with abaqus version 6.22 (released in 2022), the behavior of steel tanks under different explosive loading conditions was evaluated. by analyzing and assessing the initiation of damage on the tank’s body and comparing the peeq (equivalent plastic strain), von mises (von mises theory), and jccrt (johnson-cook damage initiation criterion) charts, the damage inflicted on the tank’s shell was assessed, and the stand off distance was determined. the results of this research provide new insights into the protection of tanks against explosive incidents.