توسعه توابع شكنندگي دو متغيره براي سيستم هاي لوله در مجتمع هاي صنعتي

Development of Two-Variable Fragility Functions for Piping Systems in Industrial Plants

ازآنجاييكه پالايشگاه يكي از اركان اساسي در صنعت نفت و گاز محسوب ميشود، بررسي آسيب پذيري تجهيزات پالايشگاهي، شامل لوله ها، مخازن و ... در برابر عوامل تهديدكننده از جمله حوادث طبيعي بسيار حائز اهميت است. اين مساله بخصوص دركشور لرزه خيزي همچون ايران، از اهميت مضاعفي برخوردار ميباشد. در اين پژوهش، يك مطالعة موردي با هدف ارزيابي آسيب پذيري لرزه اي قسمتي از سيستم لولة واحد آيزوماكس پالايشگاه تهران، انجام شده است. بدين منظور در گام اول جمع آوري اطلاعات، كلية نقشه هاي ايزومتريك مربوط به خطوط لوله در پالايشگاه، بمنظور تعيين مشخصات مصالح، ابعاد هندسي و بارهاي موجود گردآوري شده است. در گام دوم، خط لوله موردنظر در نرم افزار اجزاء محدود آباكوس تحت بارگذاريهاي گرانش، فشارداخلي و با درنظرگرفتن اثر هرسه مولفة 157 ركورد زلزله تحت تحليل تاريخچه زماني ديناميكي قرارگرفته است و در گام سوم با دريافت خروجي تنش بيشينه خط لوله، براي هر 157 ركورد زلزله با بكارگيري روش تحليلي، منحني هاي شكنندگي تك متغيره ترسيم شده است بطوريكه اين منحنيها احتمال خرابي سيستم لوله را با تغيير مقادير شتاب و يا سرعت بيشينه بصورت جداگانه نشان ميدهند. سرانجام، توابع شكنندگي دومتغيره (سطوح شكنندگي) نيز كه احتمال خرابي سيستم لوله را با تغيير مقادير شتاب و سرعت بيشينه به صورت همزمان نشان مي دهد، ترسيم شده است. با اين هدف، بيشينه تنش فون مايسز در سيستم لوله به عنوان شاخص خرابي استفاده شده و مطابق آيين نامه ASME، تنش مجاز به عنوان آستانه محاسبه احتمال فراگذشت در نظر گرفته شده است. نتايج حاكي از آن است كه استفاده از دو پارامتر زلزله در تهية منحني هاي شكنندگي، نتيجه قابل اطمينان تر و واقعي تري را ارائه مي دهد. همچنين نتايج حاصل از تحليل هاي ديناميكي تاريخچة زماني برروي سيستم لولة مورد بررسي نشان ميدهد كه دو قطعه زانويي در سيستم خط لولة مورد بررسي بيشترين آسيب را مي بينند.

Regarding that refineries are essential facilities in oil and gas industries, evaluation of their equipment’s vulnerability, including piping systems, tanks and … subjected to natural hazards is of great importance. This issue is more crucial in Iran as a highly seismic country. In this research a case study has been carried out with the aim of seismic evaluation of a part of piping system of Isomax unit of Tehran oil refinery. For this purpose, first all required information and drawing maps have been gathered to identify the materials’ characteristics, geometry, and applied loadings. Then, the considered piping system has been modeled in ABAQUS finite element software, subjected to gravity, internal pressure and 3-component earthquake acceleration records of 157 earthquakes, by time history analyses (THA). In the third stage, by using the maximum von Mises stress in the piping system for all 157 cases of THA, the single-variable fragility curves, once by using PGA, and once more using PGV as the IM, have been developed. Finally, the two-variable fragility function (fragility surface) has been developed for the piping system. Results show that the two-variable fragility functions are much more reliable than single-variable ones. Results also show that the two knees in the piping system are the more vulnerable parts.