化工园区内设备集聚通常导致较高的风险水平,当其中一个单元发生爆炸事故时,所产生的抛射碎片极有可能触发邻近单元发生二次事故,造成灾难升级,引发多米诺效应事故。目标单元防护是减少事故升级、减轻结构损伤的有效措施,储罐防护层技术即是一种典型的目标防护措施。为探究储罐保护层降低爆炸碎片多米诺效应事故风险的水平,从储罐破坏失效的严重程度、发生概率两方面研究储罐保护层对爆炸碎片的防护机理及风险防控水平。主要研究内容如下:(1)碎片撞击有保护层防护的小尺寸储罐实验研究。通过弹射装置获得高动能弹丸模拟爆炸碎片,采用高速摄像机记录不同规格保护层防护下碎片的初始速度及剩余速度,计算得到碎片穿透目标的能量,分析储罐及保护层的变形及穿孔形貌,研究不同保护层防护下受碎片撞击的储罐破坏失效规律。(2)碎片撞击有保护层防护的储罐数值分析。采用LS-DYNA软件模拟有、无保护层防护的储罐受爆炸碎片撞击的动力学过程,通过对比储罐的变形、结构位移、应力与能量变化情况,研究保护层降低爆炸碎片对罐壁损伤的程度,分析保护层参数对储罐动力学响应的影响,以探究储罐保护层的防护机理,以及不同保护层对事故后果严重性的降低程度。(3)碎片撞击有保护层防护的储罐易损性分析。建立了多层保护层防护作用下,碎片能量耗散的计算模型以及目标储罐破坏失效概率计算模型,采用蒙特卡洛法分析了储罐在爆炸碎片作用下的易损性规律,对比有、无保护层防护时储罐最大破坏失效概率,通过分析储罐易损性曲线及三维曲面来探究不同材料、不同厚度、不同层数及耦合方式的保护层降低储罐失效概率的程度。(4)基于风险防控的储罐保护层技术工程应用示例。计算不同事故场景的后果经济损失,将事故后果损失与储罐破坏失效概率结合,分析得到有、无保护层时爆炸碎片事故风险水平,将事故后果损失与安全投资量结合,分析得到不同规格的保护层对储罐安全度的影响,并提出适合工程实际的储罐保护层风险防控技术选择方向。