از طراحی واکنشی به رویکرد پیشگیرانه: ادغام تحلیل ترمومکانیکی حریق در فرآیند طراحی بنیادین تجهیزات فرآیندی

طراحی تجهیزات فرآیندی مانند مخازن تحت فشار، مبدل های حرارتی و سیستم های لوله کشی به طور سنتی بر اساس شرایط عملیاتی (فشار و دمای کاری) و با استفاده از کدهایی نظیر ASME انجام می شود. ایمنی در برابر حریق اغلب به عنوان یک لایه حفاظتی ثانویه و واکنشی، از طریق سیستم های اطفاء یا پوشش های ضدحریق، پس از تکمیل طراحی مکانیکی به سیستم اضافه می گردد. این رویکرد دوگانه و گسسته، پتانسیل ایجاد نقاط ضعف پنهان و طراحی های غیراقتصادی را دارد. این مقاله با استفاده از روش شناسی مروری-تحلیلی، به بررسی ضرورت و چگونگی گذار از این پارادایم سنتی به یک رویکرد یکپارچه و پیشگیرانه می پردازد. در این رویکرد، سناریوی حریق به عنوان یک “بار طراحی” (Design Load Case) بنیادین در کنار بارهای فشار و دما از همان ابتدای فرآیند طراحی مکانیکی در نظر گرفته می شود. یافته های پژوهش نشان می دهد که استفاده از تحلیل های کوپل ترمومکانیکی، به ویژه با ابزارهای پیشرفته ای مانند تحلیل اجزای محدود (FEA)، به مهندسان طراح اجازه می دهد تا رفتار واقعی تجهیزات را در دماهای بالای ناشی از حریق مدل سازی کنند. این تحلیل ها شامل افت خواص مکانیکی مواد، تنش های حرارتی ناشی از انبساط، و پدیده هایی مانند خزش و کمانش است. نتیجه گیری می شود که ادغام تحلیل حریق در فرآیند طراحی، نه تنها منجر به افزایش چشمگیر سطح ایمنی و جلوگیری از شکست های فاجعه بار (مانند BLEVE) می شود، بلکه با بهینه سازی سیستم های حفاظتی، به راه حل های اقتصادی تری نیز منجر می گردد.

کلیدواژه ها:

طراحی تجهیزات فرآیندی ، ایمنی حریق ، تحلیل ترمومکانیکی ، طراحی یکپارچه ، مخازن تحت فشار ، استاندارد API ۵۲۱ ، طراحی مبتنی بر عملکرد.