油罐及管道强度设计
一、填空
1、常用的立式圆柱形油罐按其顶的结构可分为拱顶罐、外浮顶罐、内浮顶罐三大种油罐。
2、罐壁板和管子的厚度负偏差是指实际厚度与公称厚度之差。
3、罐壁厚度是根据最大环向应力荷载计算的。
4、立式圆柱形油罐罐壁开口补强原则是等截面原则。
5、如果沿壁厚t为的立式油罐罐壁开一直径D为的人孔，需要补强的金属截面积是Dt 。
6、拱顶罐的罐顶曲率半径为0.8~1.2 倍罐壁筒体直径。
是指j方向的单位载荷在i向产生的位移。
7、柔性系数
ij
8、我国的标准风速是以一般平坦地区，离地面10米高30年一遇的10分钟平均最大风速为依据
9、我国的抗风圈一般设计在包边角钢以下1m的位置上。
10、立式油罐直径小于12.5米时，罐底宜采用由矩形的中幅板和边缘板组成的条形排版形式，而大于12.5米时，罐底宜采用周边为拱形边缘板的排版形式。
二、简述题
1、回转薄壳的第一、第二曲率半径的定义，
第一曲率半径：径线本身的曲率半径。
第二曲率半径：从回转壳上的点沿法线到回转轴的距离。
2. 油罐罐壁为什么有最大和最小壁厚的要求，它们各与哪些因素有关。
最大壁厚要求：由于现场难以进行回火处理，但要保证焊缝质量。与材质和最低使用温度有关。
最小壁厚要求：为了满足安装和使用要求。与油罐直径有关。
3. 各种罐采用哪些抗风措施？
拱顶罐：设置加强圈，适当增加壁厚，尽量不空罐。
外浮顶罐：设置抗风圈，设置加强圈，适当增加壁厚，尽量不空罐。
4. 平面管道热应力的大小与哪些因素有关，它们的变化如何影响热应力的大小？
平面管道热应力与温差，管系形状，补偿器设置，冷紧、约束状况等有关。
5. 浮顶的设计必须满足哪些要求？
（1）对于单盘式浮顶，设计时应做到单盘板和任意两个相邻舱室同时破坏时浮顶不沉没，对于双盘式浮顶，设计应做到任意两个舱室同时破坏时浮顶不沉没
2、在整个罐顶面积上有250mm降雨量的水积存在单盘上时浮顶不沉没
3、在正常操作条件下，单盘与储液之间不存在油气空间。
4、在上述各种条件下，浮顶能保持结构的完整性，不产生强度或失稳性破坏。
三、计算题
1、有一敞口容器放在地面上，其中装满重度γ为的液体，上下筒体壁厚皆为t ，图中尺寸已知，求离罐底H/2处的径向应力和环向应力。（10分）
h
H
环向应力：σh=t
H h gD D 2)2(γδ2P += 径向应力：δ=t
H h gD D 4)2(γδ4P +=
2、一拱顶罐的拱顶为4mm 厚钢板，无加强筋，它与壁连接采用的包边角钢的横截面积F=7.28cm 2，包边角钢许用应力[σ]=160MPa ，油罐操作正压力200mm 水柱，真空度50mm 水柱，顶板自重34kgf/m 2，活载荷（包括雪载）为800Pa ，油罐拱顶半径和罐壁直径R=D=7700mm ，顶板边缘切线与水平线的夹角 30=α，焊缝系数η=0.85，弹性模量E=2.1×105MPa 。（1）验算拱顶的稳定性；（2）包边角钢是否满足强度要求。
提示：（1）验算拱顶的稳定性
（2）包边角钢是否满足强度要求
2.
解：（1）()()m kgf R
t E v R t E 2222
2
cr /171421.1132P ==-=
[]m kgf P cr 2/261420005008034=+++=
[]P P cr cr
故，拱顶的稳定性符合要求
（2）α
tan 2G D F ?= []?σ?=
F A m i n 带入数据得出：[]cm f cm f m f 22226/kg 1600/kg 104.2/kg 104.2 ?=?=σ
故，包边角钢满足强度要求。
3.设计风压可按照下式计算
P=K 1K 2K Z ω0
式中P---------设计风压，pa K 1 体型系数，可取k 1=1.5 K 2 转换系数，可取k 2=2.25 K z 高度变化系数，K z =1 ω0 标准风压，pa P =K 1K 2K Z ω0
=1.5×2.25×1×8 =27pa
临界压力
P Cr =16000E H 1.52.5min D δ H E =∑H ei H ei =h i 5.2i
min δδ）（ P Cr 罐壁临界压力，pa δmin 罐壁最薄壁板厚度
D — 油罐内径
H E —当量高度，m H ei —第i 圈罐壁板的当量高度，m H ei —第i 圈罐壁的实际高度，m δi —第i 圈罐壁板的实际高度 H ei =h i 5.2i
min δδ）（ =1.2×（5.23
-2.110*5）（×8+1.2×5.23
-2
.110*6）（ =2.228×10-6m
P Cr =16000E
H 1.52.5
min D δ =16000×））（（6
-5.15.2-310×2.228×1210×5 =25pa
P Cr ＜P
该罐在风压的作用下不稳定。