第九章-管罐强度设计2014

《油罐及管道强度设计》课程设计题目10000m³拱顶油罐装配图所在院（系）石油工程学院《油罐及管道强度设计》课程设计任务书目录1.设计说明书 (4)1.1适用范围 (4)1.2设计、制造遵循的主要指标规范 (4)1.3 罐体规格尺寸范围 (4)1.4 罐顶盘梯及平台 (4)1.5 罐体的防腐 (4)1.6 油罐附件 (5)1.7 接口 (5)1.8 液位指示计口 (5)1.9 消防设施 (5)1.10 避雷及防静电 (5)1.11 油罐基础 (5)1.12 罐体保温 (6)1.13 罐体外壁涂漆 (6)1.14 选用说明 (6)1.15 油罐的制造、检验及验收 (6)1.16 原始数据 (6)1.17 开口说明 (7)1.18 技术要求 (7)2 .设计计算书 (8)2.1 设计原始数据 (8)2.2 油罐尺寸的确定 (8)2.3 油罐罐壁的设计计算 (8)2.3.1油罐罐壁钢板的尺寸、排板确定 (8)2.3.2罐壁各层钢板厚度的计算 (8)2.4 油罐罐底的设计计算 (11)2.5 罐顶的设计计算 (12)2.5.1计算载荷（设计压力）的确定 (13)2.6 油罐罐顶的校核 (13)3. 参考文献 (16)1.设计说明书1.1 适用范围此设计中油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。

设计条件设计压力正压：1960Pa负压：490Pa设计温度-19℃≤t≤90℃基本风压686 Pa雪载荷441 Pa抗震设防烈度8度（近震）场地土类型Ⅱ类储液密度≤1000kg/m3腐蚀裕量1mm当介质腐蚀性较强，腐蚀速率超过0.1mm/a时，应根据介质对碳钢腐蚀速率确定适当的腐蚀裕量，并相应增加油罐壁板及油罐底版的厚度或采取其它防腐措施。

1.2 设计、制造遵循的主要指标规范SH3046《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》GBJ128《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》SH3048《石油化工钢制设备抗震设计规范》GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》1.3 罐体规格尺寸范围4.1.3.1 公称容积：10000m34.1.3.2 公称直径：DN 31200 mm1.4 罐顶盘梯及平台此设计中所有油罐均采用45°升角的螺旋盘梯。

油罐及管道强度设计第一篇：油罐及管道强度设计三、简述题1、简述回转薄壳的第一、第二曲率半径的定义，并以拱顶油罐的罐壁和罐顶为例分别说明。

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。

对于油罐上部的罐壁，由于考虑到安装和使用的稳定性要求，因而有最小厚度的要求。

油罐越大，所用钢板的最小厚度就越大。

由于施工现场难以对焊缝进行热处理，为了保证较厚的钢板的焊缝质量，许限制储罐的最大壁厚。

许用最大壁厚于材质、许用最低温度、焊接水平有关。

3、浮顶罐和拱顶罐可分别采用哪些抗风措施？试说明理由。

a.为了增加关闭的刚度，除在壁板上端设包边角钢外，在距壁板上缘1m处设抗风圈，拱顶罐不设抗风圈。

b.对于大型油罐，在抗风圈下面还要设一圈或数圈加强圈，以防止抗风圈下面的罐壁失稳.7.简述定点法和变点法设计油罐壁厚的优缺点及使用范围定点法，适用于中小容量储罐，优点：计算简单方便。

变点法:考虑到关闭相邻圈板之间的相互影响，确定各圈板环向应力最大处的位置，按该位置的环向薄膜应力计算各圈板的壁厚，优点：更符合罐壁应力的实际情况，用它计算大容量储罐时，可减小某些圈的壁厚和罐壁总用钢量，并在最大板厚限度范围内有可能建更大直径的储罐，更安全。

4、平面管道热应力的大小与哪些因素有关？5、浮顶的设计必须满足哪些要求？a对于单盘式浮顶，设计时应当做到单盘板和任意两个相邻的舱室同事破裂时浮顶不沉，对于双盘式浮顶，设计时应做到任意两个舱室同时破裂时浮顶不沉没。

b.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。

c.在正常操作条件下，半盘与储液之间不存在油气空间。

d.在以上各种条件下，浮顶能保持结构的完整性，不产生强度或失稳性破坏。

6、分别比较气压作用下曲管内外侧轴向应力和内外侧环向应力的大小。

7、试比较油罐罐壁厚度计算的两种方法。

第二篇：管道与储罐强度课程大作业管道与储罐强度课程大作业• 国内外管道与储罐事故调研及发生原因分析。

1管道：用管子连接件和阀门连接而成的用于输送气体液体和带固体颗粒的流体的装置（用于给排水，供气供热，供煤气，长距离输送石油和天然气，灌溉）。

2储罐：用于存放酸，醇，气体等提炼的化学物质的装置（用于炼油厂，油田，联合站或集输站）。

3油罐：储存原油或其他石油产品的容器。

4管道的失效后果：人员伤亡，环境污染，停输给下游造成经济损失和一定的社会影响。

5油气管道的失效机理：材料：a.塑性失稳b.断裂 c.应力腐蚀开裂 d.氢致开裂 e.裂纹的动态扩展；结构—丧失了稳定性。

6塑性失稳：由于变形引起的截面几何尺寸的改变而导致的丧失平衡的现象。

7.断裂由于裂纹的不稳定扩展造成的8疲劳;构建在交变力下产生的破坏。

8止裂原理:止裂还是快速、持续扩展。

取决于裂纹的扩展速度V1，管内介质在管道破裂的时候的减压波的速度V2。

(v1>v2,快速扩展；v1<v2,止裂) 减压波380—440mm/s;油1500mm/s.9管道的结构失稳：a 轴向载荷-轴向失稳；b.外压-径向失稳c.弯曲-径向失稳 d.联合载荷-径向失稳.10.弹性敷设：是利用管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形来改变管道的走向或适应高程的变化。

11一般情况下管顶覆盖土厚度为1~1.2m。

热油管道管顶埋深取为 1.2m。

管道顶部距铁路轨底应不小于1.3m。

距公路路面应不小于1m。

管道应埋在略低于冰冻线处12永久荷载：施加在管道上不变的，其变化与平均值相比可以忽略不计，其变化是单调的并且趋于限值的荷载13可变载荷：施加在管道结构上由人群、物料、交通工具引起的使用或占用荷载14偶然荷载：设计使用期内偶然出现或不出现，其数值很大，可持续时间很短的荷载15环向应力产生的原因：输送介质的内压，土壤的压力16地下管道产生轴向应力的原因;温度变化和环向应力的泊松效应17管道出现温度变化的主要原因是:管道在敷设施工时的温度由外部气温决定，而在运行过程中则由输送产品的温度决定，两者之间必然存在差别，不可避免在管道运行过程中产生应力或伸缩变形18固定支墩按型式可以分：上托式和预埋式19管道发生下沉会在管道上产生两种新的应力：一是由于管道偏离原来的直线位置产生弯曲，从而产生新的弯曲应力；二是由于管道弯曲而使管道的长度有所增加而产生的拉伸应力20弯管环向应力的分布特点Φ=0或180，即在弯管的中心线处，和直管段的环向应力相等；Φ=270，即在水平弯管的内侧弧面上，σ最大；Φ=90，即在水平弯管的外弧面上，σ最小。

管罐强度设计上机埋地管道轴向稳定性校核专业年级：油气储运2012 级姓名：夏童学号： 201432011013一、已知条件：埋地天然气管道管材屈服强度为 345Mpa，通过三类地区，其外径为 D=610mm。

壁厚 b=12mm，管顶距离地面 H=2.3 米，输送压力为p=4.5Mpa，管材的弹性模量为 E=210Gpa，线膨胀系数为 a=1.2×10 -5℃-1，安装温度 t=0℃，操作温度 T=60℃，土壤密度 1600kg/??3，土壤弹性模量300×10 5 N/??3 ,泊松比系数 v=0.25，土壤为非破坏性结构 ?=1.0，土壤摩擦系数u=0.5。

二、程序代码：#include<stdio.h>#include<math.h>main(){float D=610,b=12,p=4.5,t=0,T=60,E=210,c=1600,r=0;float x,e,Q,y,A,f,L,s;float H=2.3,u=0.5,a=0.000012,v=0.25,g=9.8;{x=p*D/(4*b);printf(" 管道自由段轴向应力： x=%0.4f Mpa\n",x);}{e=(1-2*v)*x/(E*1000)+(a*1E-2)*(T-t);printf(" 管道自由段最大轴向应变：e=%f\n",e);}{ double R; float q;R=tan((45+r/2)*3.14159/180);Q=H*(D*1E-3)*(D*1E-3)*R*R*c*g;printf(" 土壤反力： Q=%0.4f N\n",Q);y=-E*a*1E-2*(T-t)+v*p*D/(2*b);printf(" 管道嵌固段轴向应力： y=%0.4f MPa\n",y);A=3.14159*(D*1E-3)*(b*1E-3); f=3.14159*(D*1E-3)*c*g*H*u;L=(((x-y)*1E6)*A-Q)/f;printf(" 管道过渡段长度： L=%0.4f m\n",L);q=e/2-Q/(2*A*E*1E9);printf(" 管道过渡段轴向应变： q=%f\n",q);{ s=q*L;printf(" 管道过渡段热伸长量： s=%f m\n",s);}}{ float P, W, I ,d;收集于网络，如有侵权请联系管理员删除float n=0.7, K=0.5E7;d=D-2*b;I=3.14*pow((D*1E-3),4)*(1-pow((d/D),4))/64;{P=(-v*(p*1E6)*D/(2*b)+(a*1E-2)*(E*1E9)*(T-t))*A;W=2*sqrt(K*(D*1E-3)*(E*1E9)*I);printf("I=%f m^4\n", I);printf("P=%0.4f N\n", P);printf("W=%0.4f N\n", W);}{if(P<=n*W)printf(" 经校核管道轴向是稳定的。

管道及储罐强度设计教学设计1. 背景在化工生产和石油开采中，管道及储罐是必不可少的设备。

其安全性能直接影响企业的生产和生产工人的生命财产安全。

因此，对于管道及储罐的强度设计是非常重要的。

在教学中，如何让学生能够深度理解强度设计原理和相关计算方法是教育界关注的热点问题之一。

2. 教学目标1.掌握管道及储罐的强度设计原理；2.熟悉管道及储罐的相关计算方法；3.能够独立完成管道及储罐的强度设计工作；4.培养学生的实际操作能力；3. 教学内容3.1 管道强度设计1.介绍管道的分类及基本结构；2.分析管道受力情况，了解应力分布；3.计算管道的安全壁厚；4.讲解管道的防腐措施；5.实战演示管道的强度计算过程。

3.2 储罐强度设计1.介绍储罐的分类及基本结构；2.分析储罐受力情况，了解应力分布；3.计算储罐的安全壁厚；4.讲解储罐的防腐措施；5.实战演示储罐的强度计算过程。

4. 教学方法1.理论讲解：通过PPT和白板等工具，向学生介绍管道及储罐的强度设计原理，并通过实例加深学生的理解；2.实例分析：根据教学内容，选取计算数值合理的实例，并进行详细讲解；3.实验操作：学生进行管道及储罐的强度计算实验操作，加深对理论知识的掌握；4.讨论答疑：在实验中，对学生的问题进行解答和讨论，及时纠正学生的错误。

5. 教学评估1.实验报告：学生完成管道及储罐强度设计实验操作后，需提交实验报告，对实验结果进行分析并总结实验过程；2.课堂小测：每章课程结束后进行一次课堂小测，以检验学生对课程的掌握情况。

6. 教学资源1.PPT课件：为学生提供图文并茂的课堂讲义；2.实验设备：提供相应的管道及储罐强度设计实验设备；3.相关法规及标准：提供国家有关管道及储罐强度设计的相关法规及标准文献。

7. 教学评价教学设计注重实践与理论相结合，通过教学内容和实验操作相结合，提高学生对管道及储罐强度设计的理解和掌握，培养学生独立开展强度设计工作的实践操作能力。

1、载荷的分类。

1）.永久荷载2）.可变荷载3）.偶然荷载2、厚壁管道和薄壁管道的选择。

（如果D/错误!未找到引用源。

<20则按厚壁管考虑，油气管道多用薄壁管道考虑。

）3、管道许用应力的计算。

错误!未找到引用源。

=K错误!未找到引用源。

（K、强度设计系数。

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、焊缝系数错误!未找到引用源。

钢管的最低屈服强度。

）4、地下管道产生轴向应力的原因：1）温度变化2）环向应力的泊松效应。

5、支墩受力平衡的校核条件：T错误!未找到引用源。

K错误!未找到引用源。

P(K安全系数错误!未找到引用源。

P管道作用在支墩上的推力T支墩受到的土壤阻力)6、当错误!未找到引用源。

时弯管在内压作用下环向应力最小，当错误!未找到引用源。

时弯管在内压作用下环向应力的最大。

在弯曲的外缘为轴向拉应力，而在弯曲的内缘为轴向压应力。

7、什么是简单管道弯曲，弹性管道弯曲的最小半径：指埋在土壤中的管道相对于土壤既不能做轴向移动也不能做横向移动。

错误!未找到引用源。

=错误!未找到引用源。

8、弯管和直管的应力有什么区别壁厚有什么区别：1）弯管应力分布式不均匀的，最大应力一般高于直管的最大应力。

2）弯管和直管一样，内环向应力的决定壁厚再用轴向应力校核。

9、管道的跨度计算，何种情况用刚度计算，何种情况用强度计算：对于输油和输气管道用强度条件决定跨度即可，对于蒸汽管道和其他对挠度有特殊限制要求的管道，应同时按强度条件和刚度条件计算跨度选数值较小者。

10、应力增强系数：指弯管在弯矩作用下的最大弯曲应力和直管受同样弯矩是的最大弯曲应力的比之。

11、埋地管道在地下所处的位置：一般情况下管顶覆土厚度1~1.2m，热油管道深取1.2m穿越铁路和公路时管顶距铁轨底不小于1.3m，距公路不小于1m。

12、固定支墩的的作用：可视为把过渡段缩减至零的措施，作用是限制管道的热伸长量。

13:管道补强的规定1：在主管上直接开孔焊接支管：当支管外径小于0.5倍主管外径时，可采用补强圈进行局部补强，也可增加主管和支管壁厚进行整体补强。

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ij8、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。