随着石油化工行业的迅猛发展和油气资源储量的急剧下降,世界各国建造了相当数量的储罐来加强油气资源储备,主要表现为储罐容量的大型化和储存方式的综合化。储罐中储存介质具有易燃、易爆、易挥发、易产生静电、易受热膨胀等特点。储罐内一旦因意外诱发可燃气体燃烧,由于燃烧过程进行得很快,内部压力随释放的化学能增加而增大,储罐内会出现瞬时超压现象,致使储罐不能承压而发生破坏,造成人员伤亡和财产损失。如果爆炸引发周围其他储罐的爆炸那将导致更为严重的后果,对人民生命和国家财产造成重大损失。因此,对其进行安全性研究具有重要的意义。本文首先依据国内外关于可燃气体燃烧升压的研究成果,考虑罐内着火点的位置及可燃气体空间,建立了立式固定顶储罐内可燃气体燃烧升压的计算方法,编制计算程序,对2×104m3以下的典型储罐多种工况计算,得到了燃烧过程压力随时间变化的关系曲线:储罐容积越小、点火源的位置越靠近可燃气体空间中心、可燃气体空间越小,压力上升速率越大。其次,利用ANSYS软件建立了 3×103m3立式固定顶储罐的空间非线性有限元模型,按压力随时间变化的关系曲线进行加载,对储罐进行五种工况瞬时超压条件下的瞬态动力学数值模拟,得到了储罐的变形值、等效应力分布和最大等效应力值随时间的响应曲线,结果表明,当点火源的位置由靠近罐壁向可燃气体空间中心移动或可燃气体空间越小时,储罐的变形和等效应力值在单位时间内的变化相差越大。最后从材料的动力性能入手分析了钢材在高应变速率加载下的应力-应变特征,运用材料动屈服强度和静屈服强度的关系式得到了爆炸条件下的屈服强度极限,根据数值模拟结果,依据JB4732规定的应力强度评价条件,采用储罐危险区域中性面等效应力最大值达到材料动屈服强度极限或储罐最危险区域中性面环向应力最大值达到1.15倍的材料动屈服极限作为储罐的破坏评价条件。结果表明:在相同的破坏评价条件下,点火源越靠近可燃气体空间中心或气体空间越小,破坏所需要的时间越短,破坏压力越大;在不同的评价条件下,由中性面等效应力最大值达到材料动屈服强度极限得到的破坏压力值与由中性面环向应力最大值达到1.15倍的材料动屈服极限得到的破坏压力相比,相差在8%以内。在对储罐做破坏评价时,选择由中性面等效应力最大值达到材料动屈服强度极限得到的压力值作为最终的破坏压力。