气密封高压试验爆炸模拟分析

周兆明，万 夫

(川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院，四川广汉 618300)

高压气密封试验系统可提高井口及井控装置的可靠性，减少和避免井喷失控着火事故的发生。该系统能对采(油)气井口、节流压井管汇、防喷器、套管头、平板阀等进行气密封试验，促进国产井口装备质量的提高［1］。气密封试验结果可为生产厂、用户提供设计、生产、装备及使用方面的质量改进信息。本文对阀门气密封试验时意外发生爆炸的情况进行模拟分析。阀门容腔破裂时会以极高速度释放内在能量(即爆炸能量)，一小部分使容器所裂物以较高速度向四周抛出，撞击周围的设备或建筑物，造成人身伤亡;更大部分能量则产生冲击波，造成大面积的强烈振动与破坏［2］。本文分析了爆炸冲击波对气密封试验防护结构的影响，对密闭气压容器爆炸产生的冲击波撞击四周防护结构进行了数值模拟，并基于有限元程序ANSYS/LS-DYNA对爆炸进行模拟试验，在确定合适的模型及参数后对其进行爆炸作用下的应力状态分析。研究结果不仅可为高压试验爆炸危害的安全评估提供计算方法，而且可为试验仓的结构设计和材料选择提供理论依据。

1 物理过程分析

气密封高压试验中试件爆炸是个复杂的物理过程，爆破能量在向外释放时以冲击能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。大部分能量产生空气冲击波。冲击波除能直接伤人外，还可以摧毁厂房等建筑物，产生更大的破坏作用。……