管罐上机实验——油罐壁厚的校核
2015秋-管道与储罐强度思考题
管道与储罐强度（思考题）引言1、解释“强度”一词的含义。
2、怎样理解应变，正应变、剪应变的含义是什么？3、试举出几个管材机械性能参数的例子。
4、管壁中的一点的应力状态？5、怎样进行管道的强度设计。
第一章1、埋地管道的设计中怎样进行载荷分类，为什么需要载荷分类。
2、怎样推导薄壁管道的环向应力公式？3、管道的环向应力计算公式有哪两种，适用条件，常用的是那种，写出其表达式。
4、为什么取设计系数，怎样选取输油管道的设计系数? 怎样选取输气管道的设计系数。
5、为什么划分输气管道的地区等级，怎样划分？6、什么是管道的规定最低屈服强度，举出几种强度级别管道钢的规定最低屈服极限，并说明其国际单位制和英制的数值换算关系。
7、管道产生轴向应力或变形的原因是什么？怎样计算埋地直管段中的轴向应力？8、埋地管道中的固定支墩的作用是什么？从哪几个方面进行固定支墩的设计计算？9、怎样计算管道对固定支墩的推力？10、管道中弯曲应力与弯曲曲率的关系怎样？11、怎样计算管道下沉段的弯曲应力？12、什么是弯管的特征系数和柔性系数？13、怎样进行管道三通的补强设计？14、分析管道中一点的应力状态，说明每个应力分量产生的原因。
15、怎样进行管道中组合应力校核？16、埋地管道产生轴向屈曲的主要原因是什么？17、陆上埋地管道的稳定性验算时的安全系数一般取多少?18、什么极限状态的定义？什么是失效概率的定义？在干涉理论中怎样计算失效概率？19、什么是分项安全系数？举例说明典型的分项安全系数设计方程。
20、简述在管道设计中考虑的极限状态。
第二章1、地上管道的支承形式？2、怎样在管道系统中设置固定支架和活动支架？3、你能举出几种长输管道的跨越形式？4、地上管道的垂直载荷有哪些？5、地上管道的水平载荷是什么原因产生的？6、地上管道的轴向载荷有哪些？7、地上管道的跨度设计采用什么理论，需要考虑哪些条件？8、地上管道跨度设计的刚度条件中的位移限制值一般取多大？9、平面管道分析采用什么方法？各有什么特点？10、地上管道热应力补偿的几种方式？11、写出地上管道热应力补偿弯曲管段的简易校核的公式。
大型储罐常规设计与分析设计罐壁厚对比研究
大型储罐常规设计与分析设计罐壁厚对比研究摘要：本文以加纳日产150吨特优级食用酒精装置项目中的5950m3厌氧罐为研究对象，以储罐设计中常用的API 650和GB5034标准进行筒体壁厚强度计算与ansys有限元分析法分析对比，对其进行应力强度和稳定性分析，总结和分析对比出设计过程中的不同之处。
关键词：大型储罐；ansys；分析设计，常规设计；GB5034；目前国内大量设计建造的10 x 104 m3及以上大型油罐的罐壁厚度计算均采用美国标准API 650中的变设计点法。
为方便设计，GB5034编制组进行了大量油罐分析计算，对应力测试数据进行了分析；根据我国使用的油罐材料，参照API 650编制了变设计点法，并规定：罐壁厚度的计算，当油罐直径D<60m时，宜采用定设计点法；当油罐直径D＞60m时，宜采用变设计点法。
采用变点法，材料利用比较合理，但计算较麻烦。
定点法（即一英尺法）用于较小油罐设计时，各圈壁板的应力分布比较合理，但对于较大的油罐，结合国内外油罐规范的规定和我国多年来的设计经验，采用定点法（即一英尺法）设计，公式采用API650模式。
定点法计算公式各国规范大同小异，不同之处在于参数的定义和选取，主要有以下几个方面：1、油罐直径，API 650定义为油罐底圈罐壁板中心线直径，JIS B 8501无明确规定，BS EN 14015、GB50341明确规定是油罐内径，对计算结果影响不大；2、计算液位高度，各规范取法有所不同，对计算结果影响较大；3、储液比重或储液相对密度，物理概念虽不同，但不影响计算结果；4、焊缝系数（焊接接头系数），各规范取值有所不同，对计算结果影响较大；5、许用应力，各规范取法不尽相同，对计算结果影响较大。
API650和GB50341这两个标准对罐壁板最小厚度的规定见表1和表2 表1 GB50341规定的罐壁板最小名义厚度表2 API650规定的罐壁板最小名义厚度图11厌氧罐结构设计参数厌氧罐主体结构包括筒体、顶盖、底板。
压力容器材料壁厚计算与校核计算实例
第一节输入分析及功能性能描述1、工作介质：硫酸钴液体由于硫酸钴液体内杂质成份较复杂，且内部成份容易结晶，所以过滤器及管道、阀门全部选用不锈钢材料。
2、原液固含量：≤5%和本公司的液体高级工程师莫工和中南大学廖博士联系咨询后，取得硫酸钴溶液中固体的固含量≤5%的范围内3、设备的最高工作温度不超过70℃工艺要求提出设备的最高工作温度不得超过70℃，因此设计时应适当的放大，将设计温度提高到80℃。
4、工作压力由于中南装置功能及工艺参数中指出，反洗压力0.5Mpa(气源压力),所以在设计装置时按照0.8Mpa进行装置的设计。
5、过滤组件为1个；经过对工艺条件的提出，过滤组件为2个，1个为多通道滤芯过滤组件，1个双层滤芯过滤组件。
6、滤芯参数1.1双层滤芯规格：双层管YTT75X200-3-C0.4-D2（外管外径75，内径69；内管外径63，内径57）1.2滤芯数量：5套1.3过滤面积：1.3.1总过滤面积：1.3.2单管过滤面积：1.4过流截面面积S：0.00062㎡1.5滤芯安装形式：1个过滤器内1只滤芯组件2.1多通道滤芯规格：多通道滤芯YTT60X200-C0.5-D32.2滤芯数量：2套2.3过滤面积：2.3.1总过滤面积：2.3.2单管过滤面积：2.4过流截面面积S：0.00079㎡2.5滤芯安装形式：1个过滤器内1只滤芯组件7、输送管道为DN40管道；经工艺计算出循环系统的循环管直径为DN40，补液管道为DN25，回流排气管道为DN25，清液出口管道为DN25，反冲器安装管道为DN25，排渣管道为DN25，过滤罐体的材质为OCr18Ni9，管道的材质为OCr18Ni9；8、法兰的公称压力为1.6Mpa;工艺条件指出,设备管道法兰的公称压力为1.6Mpa,设计时,应按照此标准进行管道法兰的设计与选择。
9、清液储液罐的体积经过工艺工程师计算得，反冲器内部可用于反冲液的液体体积约为0.8L,因此在设计清液储液罐容积时按照1.2L来进行设计。
第六章-管罐强度设计2014
pR pD 利用前面建立的体素平衡方程可求得环向应力： 2 由静力平衡条件： 2R R 2 p
容易求得圆筒壳的轴向应力 ：
r R D / 2，r
pR pD 1 2 4 2
N N q z r r
储罐及管道强度设计
第六章 立式储罐罐壁强度设计
6.1 罐壁钢板厚度计算
学习内容：
基本计算公式 立式圆柱形油罐壁厚计算步骤
目的要求 ：
了解油罐罐壁钢板厚度的计算方法，掌握壁厚计算的
基本步骤。
西南石油大学
6.1 罐壁钢板厚度计算
一、罐壁构造要求
罐壁圈板由多块钢板焊成，它们之间的焊缝（纵焊缝） 采用对接连接。罐壁相邻上下圈板的连接可用套筒式搭 接，圈板间的搭接长度常取35～60mm或（6～8）δ(δ为 罐壁板厚度)，但最小不得少于30mm。 浮顶油罐的圈板之间均采用对接连接。 各圈罐壁的纵向焊缝应错开，其间距应不小于500mm。 对接连接的钢板若厚度大于6mm必须开坡口。 套筒式搭接焊时，罐壁外侧角焊缝采用连续焊，焊脚高 度不应小于焊缝上侧罐壁板厚的三分之二，且不小于4mm， 罐壁内侧角焊缝常采用间断焊。 出于稳定性要求的考虑，罐壁最小厚度应符合规定。
西南石油大学
6.2立式圆柱形油罐直径和高度的选择
一、材料最省的油罐直径和高度
2、变壁厚油罐
由此可见： ①变壁油罐的经济高度与容积无关； ②变壁油罐的经济高度仅取决于油罐顶底的厚度之和 以及材料强度 及所储液体的容重有关的值 。
可得变壁油罐金属最小用量：
Q min
h H 1h V 2 2 s min
油罐的总金属用量：
油罐及管道强度设计第7章
7.1 管道壁厚计算
管道壁厚是根据圆周方向（环向）应力来决定，计算壁厚由
下式决定
t0
2
pD
式中 to — 管道的计算壁厚 P — 管道的工作压力 D — 管道的外直径 [σ] — 管材许用应力 η — 焊缝系数
4
该式认为管子不封闭，管内壁受压力p而求得，严格计算应 采用内外直径的平均值，为了方便起见，此处直接采用外直 径D计算，这是因为目前大量使用的螺旋缝钢管的名义直径 是直接用外直径表示的，公式中直接代入外直径D比较方便， 而且直接用外直径计算也偏于安全。
6
7.2.1按强度条件确定管道跨度
在外载荷作用下，管道截面上产生的最大应力不得超过管材 的许用应力，以保证管道强度方面的安全可靠。
根据这一原则确定的管道跨度称为按强度条件确定的管路最 大允许跨度。
计算时，把敷设在支承上的管道视为等跨连续梁，五跨以上
的管道，用三弯矩方程可求得在中间支座处有最大弯矩，其
这时如果截面的外纤维的应力达到材料的屈服应力时，便人 为材料失去了承载能力，
对于简支梁，因为跨中弯矩最大，所以当跨中截面最大应力 达到材料屈服应力时，再继续加载，这时在梁的跨中形成塑 性铰，挠度将急剧增加，以至引起梁的破坏。
但该式不能反映连续梁的承载能力，因为连续梁的最大弯矩 产生在支座处。当支座上的管道的外纤维应力达到屈服极限 而继续加载时，这时外纤维的应力将保持不变，而应力图形 将由三角形逐渐变成矩形，如图所示，支座上的管道截面则 由连续关系转变成塑性铰，如图所示，但这时梁的工作并没 有破坏，它只不过相当于简支梁而已。
❖教学重点： 管道厚度计算、跨度计算、热应力计算及补 偿方法，
1
油库和炼油厂中的输油管道，常设置在地面管架 （管墩）上或地下管沟中。长距离输油管道一般都 埋置于地下，
50000m3油罐壁厚设计比较与分析_何旺
法[7]：定点法和变点法。定点法适用于中小容量油罐的壁厚计算，能在一定范围内较好地反映各圈板的实
际应力水平，计算简单，但不能确定最大环向应力的位置并计算壁厚，无法据以减少罐壁用钢。变点法适 用于较大容量油罐的壁厚计算，同时考虑罐底约束对罐壁受力的影响和壁板间相互约束的应力影响，从
而能够确定各圈最大环向应力的位置，并按该位置的环向应力计算各圈板壁厚，具有很高的精度。因此，
æ
R(t) = 1 - Φ çç-
è
μr -μs
σ
2 r
+
σ
2 s
ö ÷÷ = Φ ø
æ çç è
μr -μs
σ
2 r
+
σ
2 s
ö ÷÷ ø
。
（9）
1969 年，科内尔（Cornell）引进可靠性指标 β [12]，指出结构可靠性常用结构可靠度予以度量。 β 与可
第 28 卷第 4 期 2012 年 7 月
后勤工程学院学报 JOURNAL OF LOGISTICAL ENGINEERING UNIVERSITY
Vol. 28 No. 4 Jul. 2012
文章编号：1672 - 7843（2012）04 - 0019 - 06
doi：10. 3969/j. issn. 1672 - 7843. 2012. 04. 004
本文主要探讨在给定不同的可靠性指标时，求得的壁厚与传统变点法计算的壁厚的关系。
1 变点法计算油罐壁厚
从壁厚特点出发，油罐通常分为等壁厚油罐和变壁厚油罐 2 种。其中，等壁厚油罐的最大经济容积是 1 000 m3[1]，所以对 1 000 m3以上的油罐应采用变壁厚法进行壁厚计算。变壁厚油罐的壁厚计算有 2 种方
压力容器材料壁厚计算与校核计算实例
第一节输入分析及功能性能描述1、工作介质：硫酸钴液体由于硫酸钴液体内杂质成份较复杂，且内部成份容易结晶，所以过滤器及管道、阀门全部选用不锈钢材料。
2、原液固含量：≤5%和本公司的液体高级工程师莫工和中南大学廖博士联系咨询后，取得硫酸钴溶液中固体的固含量≤5%的范围内3、设备的最高工作温度不超过70℃工艺要求提出设备的最高工作温度不得超过70℃，因此设计时应适当的放大，将设计温度提高到80℃。
4、工作压力由于中南装置功能及工艺参数中指出，反洗压力0.5Mpa(气源压力),所以在设计装置时按照0.8Mpa进行装置的设计。
5、过滤组件为1个；经过对工艺条件的提出，过滤组件为2个，1个为多通道滤芯过滤组件，1个双层滤芯过滤组件。
6、滤芯参数1.1双层滤芯规格：双层管YTT75X200-3-C0.4-D2（外管外径75，内径69；内管外径63，内径57）1.2滤芯数量：5套1.3过滤面积：1.3.1总过滤面积：1.3.2单管过滤面积：1.4过流截面面积S：0.00062㎡1.5滤芯安装形式：1个过滤器内1只滤芯组件2.1多通道滤芯规格：多通道滤芯YTT60X200-C0.5-D32.2滤芯数量：2套2.3过滤面积：2.3.1总过滤面积：2.3.2单管过滤面积：2.4过流截面面积S：0.00079㎡2.5滤芯安装形式：1个过滤器内1只滤芯组件7、输送管道为DN40管道；经工艺计算出循环系统的循环管直径为DN40，补液管道为DN25，回流排气管道为DN25，清液出口管道为DN25，反冲器安装管道为DN25，排渣管道为DN25，过滤罐体的材质为OCr18Ni9，管道的材质为OCr18Ni9；8、法兰的公称压力为1.6Mpa;工艺条件指出,设备管道法兰的公称压力为1.6Mpa,设计时,应按照此标准进行管道法兰的设计与选择。
9、清液储液罐的体积经过工艺工程师计算得，反冲器内部可用于反冲液的液体体积约为0.8L,因此在设计清液储液罐容积时按照1.2L来进行设计。
油罐及管道强度设计
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。
(整理)压力容器材料壁厚计算与校核计算实例.
第一节输入分析及功能性能描述1、工作介质：硫酸钴液体由于硫酸钴液体内杂质成份较复杂，且内部成份容易结晶，所以过滤器及管道、阀门全部选用不锈钢材料。
2、原液固含量：≤5%和本公司的液体高级工程师莫工和中南大学廖博士联系咨询后，取得硫酸钴溶液中固体的固含量≤5%的范围内3、设备的最高工作温度不超过70℃工艺要求提出设备的最高工作温度不得超过70℃，因此设计时应适当的放大，将设计温度提高到80℃。
4、工作压力由于中南装置功能及工艺参数中指出，反洗压力0.5Mpa(气源压力),所以在设计装置时按照0.8Mpa进行装置的设计。
5、过滤组件为1个；经过对工艺条件的提出，过滤组件为2个，1个为多通道滤芯过滤组件，1个双层滤芯过滤组件。
6、滤芯参数1.1双层滤芯规格：双层管YTT75X200-3-C0.4-D2（外管外径75，内径69；内管外径63，内径57）1.2滤芯数量：5套1.3过滤面积：1.3.1总过滤面积：1.3.2单管过滤面积：1.4过流截面面积S：0.00062㎡1.5滤芯安装形式：1个过滤器内1只滤芯组件2.1多通道滤芯规格：多通道滤芯YTT60X200-C0.5-D32.2滤芯数量：2套2.3过滤面积：2.3.1总过滤面积：2.3.2单管过滤面积：2.4过流截面面积S：0.00079㎡2.5滤芯安装形式：1个过滤器内1只滤芯组件7、输送管道为DN40管道；经工艺计算出循环系统的循环管直径为DN40，补液管道为DN25，回流排气管道为DN25，清液出口管道为DN25，反冲器安装管道为DN25，排渣管道为DN25，过滤罐体的材质为OCr18Ni9，管道的材质为OCr18Ni9；8、法兰的公称压力为1.6Mpa;工艺条件指出,设备管道法兰的公称压力为1.6Mpa,设计时,应按照此标准进行管道法兰的设计与选择。
9、清液储液罐的体积经过工艺工程师计算得，反冲器内部可用于反冲液的液体体积约为0.8L,因此在设计清液储液罐容积时按照1.2L来进行设计。
大型储罐壁厚计算方法编程与比较
x = min ( x1 , x2 , x3 )
(2) 设计条件 2 储罐公称直径 D = 85 m ,各层
式中 , C = K ( K - 1) / ( 1 + K115 ) ; K 为相邻下层罐 罐壁板高度 h1 = 2 400 mm ,储液相对密度为 1. 0 ,罐
壁厚度与此层罐壁厚度之比 , K =δL /δu ;δL 为与计 壁总高度 19. 2 m ,常温下钢板的许用应力 (水压试
x2 = 1 000 Ch (7)
x3 = 11 22 rδu
3 实例验证及比较[3]
本文验证实例均来自 A PI 650 。
3. 1 定点法
(1) 设计条件 1 储罐的公称直径 D = 50 m ,各 层罐壁板高度 h1 = 2 400 mm ,储液相对密度为 1. 0 , 罐壁总高度 19. 2 m ,常温下钢板的许用应力 (水压 试验) [σ]t = 159 M Pa ,其计算结果见表 1 。当其它 参数不变 ,罐壁高度 16. 8 m 时的计算结果见表 2 。
gramming language ,and it was verified A PI 650 and p roved reaso nable. The calculated result s of t he 12foot met hod and t he variable2design2point met hod were co mpared ,and t heir suitable ranges were decided.
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储罐施工及检验流程汇总
立式圆筒形焊接储罐施工及验收规范GB50128-2005 施工及检验流程一、材料报验所有建造储罐的材料和附件，应具有合格证和质量证明书，并符合相应国家现行标准规定及图纸设计要求.二、储罐构件预制（注：底板、壁板、顶板预制前应绘制排版图）1、下料检查：底板、壁板、顶板（浮顶和内浮顶、固定顶）尺寸允许偏差2、碳素钢板及低合金钢板宜采用机械加工或自动、半自动火焰切割加工,不锈钢板应采用机械或等离子切割加工。
3、钢板坡口加工应平整,不得有夹渣、分层、裂纹等缺陷，火焰及等离子切割坡口产生在表面硬化层应去除。
4、厚度≥12mm的弓形边缘板，应在两侧100mm范围内进行超声波检测。
如采用火焰切割坡口，应对坡口表面进行磁粉检测或渗透检测。
5、如需要防腐则按设计文件及相关规范要求进行防腐质量检查。
6、储罐的所有预制构件完成后，应有编号，并应用油漆或其他方法做出清晰的标识。
三、基础验收复测1、基础中心标高允许偏差为±20mm。
2、支承罐壁的基础表面其高差：（1）有环梁时，每10米弧长内任意两点的高差不得大于6mm，且整个圆周长度内任意两点的高差不得大于12mm。
（2）碎石环梁和无环梁时，每3米弧长内任意两点的高差不得大于6mm,且整个圆周长度内任意两点的高差不得大于20mm.3、沥青砂层表面应平整密实，无突出的隆起、凹陷和贯穿裂纹。
沥青砂表面凹凸度检查方法如下：（1)当储罐直径等于或大于25米时，以基础中心为圆心，以不同半径作同心圆，将各圆心分成若干等分，在等分点测量沥青砂层的标高，同一圆周上的测点其测量标高与计算标高之差不应大于12mm。
（2）当储罐直径小于25米时，可从基础中心向基础周边拉线测量，基础表面凹凸度不应大于25mm.。
4单面倾斜式基础表面倾斜度允许偏差为≤15mm。
四、罐体安装及检查（罐底组装）（1)罐底采用带垫板的对接接头时,垫板应与对接的两块钢板贴紧，并点焊固定,其缝隙不应大于1mm.。
油罐及管道强度设计第4章PPT学习教案
5、油罐基础液化、滑坡等造成 油罐局部或整体下沉。
6、与油罐相连接的管线或其他 设备由于地震时有相对位移而造 成破坏。
到目前为止，对第一种破坏形式 研究得较多，当前的设计规范也 多针对这种破第3坏6页/共形61页式做出规定。
4.4.3 抗震计算 我国《石油化工钢制设备抗震设 计规范》
1.地震荷载的计算 连T(11振)自7.动74震3基周1本0期5自e计H振DW算周0.7期储14为罐7 HD的W 罐D 液D3藕
tmin 10 mm； D 60 m
H E He
各圈的He值，列表如下：
第25页/共61页
层次 1 2 3 4 5 6 7 8 9
h，m
1 2 2 2 2 2 2 2 2
t， mm
10 10 10 12 14 16 18 20 23
第26页/共61页
He, m 1 2 2
1.268 0.862 0.618 0.460 0.354 0.249
内浮顶储罐的设计外压
P K2 K zW0
第12页/共61页
4.2 抗风圈的设计和计算
抗风圈设置在油罐的顶部，通常 位于包边角钢以下1m位置。
抗风圈的外形可以是圆的，也可 以是多边形的。
抗风圈是由钢板和型钢拼装成的 组合断面结构。
第13页/共61页
抗风圈的刚度由截面系数确定。
抗风圈与罐壁连接处上下各16倍壁板厚度可以认为 能与抗风圈同时工作，因而可以计算在抗风圈截面 内。
P / 3 Pcr P / 2
所以需设2个加强圈。
第27页/共61页
第一个加强圈：在当量筒体上
距抗风圈HE/3处； HE/3=8.811/3=2.937m，因位 于tmin处，故无需折算。
油罐讲义09
或：
L边 0.82L中
北 京 石 油 化 工 学 院
BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
§10-6 管道热应力计算
一、热应力的基本概念 管道热应力：是由管道的安装温度和工作温 度不同引起管道伸缩变形而受到管子两端固 定支座或设备约束所产生的应力。
北 京 石 油 化 工 学 院
BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
四、按强度条件确定管道跨度
1、强度条件 说明： a、由于管道是连续敷设的，在计算跨度时， 可把管道视为五跨以上的连续梁；
b、其中的垂直荷载包括管道自重、保温层 重和输入介质重量。
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§10-2 管道壁厚计算
二、管道壁厚
t t0 C 2 pD C
（10-2）
式中： C——壁厚附加量。
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BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
北 京 石 油 化 工 学 院
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二、直管段中的热应力和弹性力
Lt P L EA
Lt EA P EAt L
则管中的热应力为：
P E t A
（10-51）
北 京 石 油 化 工 学 院
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炼油管线在线高温测厚技术-化工
炼油管线在线高温测厚技术-化工炼油管线在线高温测厚技术严守奎庄新会（山东省特种设备检验研究院临沂分院，山东临沂 276000）【摘要】管道高温定点测厚过程中存在测量数据偏大以及耦合剂选用不当引起的无法读数的问题。
通过实验,研究了高温耦合剂的性能,筛选出高温状态下性能稳定的高温耦合剂。
进行高温定点测厚实验研究,将实验数据以温度与该温度下测厚所调整后的声速进行线性回归,得出高温测厚的温度-声速线性方程。
该方程用于管道高温定点测厚,有效解决了测量数据偏大的问题。
将测厚数据转换处理，计算出平均腐蚀速率和剩余寿命，有效地预测了腐蚀隐患。
关键词高温测厚；高温耦合剂；线性回归方程；剩余寿命1 易腐蚀高温管线在线测厚技术的研究分析与建立根据炼油装置腐蚀机理特征,其腐蚀速率受温度和压力的影响非常大,在高温部位表现尤其突出,对装置的安全运行造成影响。
目前,常用的腐蚀监测方法(如腐蚀探针、挂片监测和介质分析等)在高温高压部位应用时都存在一定的局限性。
高温在线测厚方法在高温下直接测量寻找管线最小厚度,具有装置不停车、简单、直接等优点，是生产实际最需要的安全控制手段之一。
测厚所获得的数据经过处理后,可以定量地分析判断设备及管道的腐蚀状况,进行剩余寿命评估,评估的结果既能指导安全生产,又能准确合理地安排检维修计划。
2 测厚点的选择炼油装置高温管道的壁厚减薄主要是由腐蚀和冲刷引起的，主要发生在弯头、变径和三通等部位。
这些部位不但有物料本身的腐蚀，也有物料的冲刷腐蚀。
此外，管道焊缝两侧的管壁也容易发生腐蚀减薄。
因此，在选择测厚点时，应以介质、运行工况、现场管线布置为依据，优先选择。
由于高温测厚难度大、成本高，测厚点的选择要综合考虑，提高最薄点测出率。
管件测厚点位置如图1。
3 耦合剂的选择常温下,超声波测厚过程中耦合剂的选择相对容易,普通甘油便可达到良好的耦合效果。
高温下，管道表面状况较复杂，在测厚过程中，高温测厚仪对耦合剂的依赖性较强。
蒸汽冷凝罐的设计与强度校核
蒸汽冷凝罐的设计与强度校核赵昊张乐一、引言随着我国经济的高速发展，各个产业规模连年壮大，相应的工业废水量也在逐年增长。
电力、化工、冶金和食品等行业产生的工业废水大多是高盐废水，被污水处理行业认为是高处理难度废水。
高盐废水的直接排放行为已经被环境保护部门明令禁止，可见其危害之大。
先进的MVR蒸发结晶技术可以高效地实现盐分从水中分离，具有很好的实用性和经济性。
蒸汽冷凝罐是蒸发系统中使用量很大的必需设备，以此为例进行有限元强度分析，探索有限元分析工具在MVR蒸发系统中的应用价值。
二、罐体概述蒸汽冷凝罐是整个蒸发系统中的工作设备之一，罐体内的压力由罐顶的泄压阀调节，始终保持与蒸发系统的其他设备压力一致。
由于主蒸发器为真空负压，蒸汽冷凝罐体内工作压力也相应为负压。
因此，蒸汽冷凝罐属于真空容器，须采用GB150的外压容器设计原则。
罐体的设计是稳定性计算，对罐体壁厚的计算是为了防止罐体在负压作用下发生壳体失稳。
罐体的工作尺寸如表1所列。
1、壁厚计算2、压力试验计算试验压力值P=1.25Pc=0.125MPa。
压力试验允许通过对应力水平[σ]≤0.9σs=405MPa。
三、有限元建模1、建立三维模型蒸汽冷凝罐的三维模型由专业三维设计软件绘制，模型尺寸采用SI（mm）国际单位制，根据生产工艺图纸1：1实现，如图1所示。
依据GB150的要求，罐身材料选用具备耐腐蚀和高强度的2205标准双相不锈钢材质。
2、建立有限元模型有限元分析依据强度理论，将三维模型导入到ABAQUS有限元分析工具中，对表现宏观应力不起关键作用的零部件进行简化处理，以突出主体工作部位工况条件下的力学响应，同时提高计算速度。
要建立蒸汽冷凝罐有限元分析模型，必须输入必要的材料参数和边界条件。
再通过合理的网格划分，对有限元模型进行必要的前处理。
在有限元软件中，也采用SI（mm）国际单位制，输入罐体的材料参数。
其中，罐身材质为标准双相不锈钢2205，由ASME规范的材料数据，常温下该材料最小力学性能的数值如表2所列。
大型储罐壁厚计算方法编程与比较
de si g n
石油储罐具有存储容量大和存储介质易燃易爆 的特性 ,正确的设计和精心的施工对于储罐的安全 使用具有重要意义 。罐壁是其至关重要的一部分 , 在工程设计中 ,罐壁厚度计算方法通常有定点法 、变 点法和应力分析法 。文中介绍了定点法 、变点法软 件及其与 A PI 650 计算结果的比较情况 ,并给出了 变点法软件的适用范围 。
·72 ·
石 油 化 工 设 备 2007 年 第 36 卷
3. 2 变点法
设计条件分别采用 3. 1 节中的条件 1 和条件 2 ,其计算结果依次见表 5～表 8 。
3. 3 比较
(1) 软件计算结果与 A PI 650 计算结果比较 从表 1 、表 2 、表 7 、表 8 可以看出 , 软件计算所得的
41. 63 391 00
30. 38 341 00
26. 27 281 00
20. 19 221 00
14. 85 171 00
第7层 101 00 111 00
mm
第8层 101 00 101 00
测试方法 API
gramming language ,and it was verified A PI 650 and p roved reaso nable. The calculated result s of t he 12foot met hod and t he variable2design2point met hod were co mpared ,and t heir suitable ranges were decided.
油罐及管道强度设计课程设计
《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
《油罐及管道强度设计》综合复习资料一、 选择，将选择项画“√”。
（10分）（1）、立式油罐罐壁筒体的抗弯刚度与它的（高度 直径 壁厚）有关。
（2）、立式油罐罐壁最大环向应力的位置是在（罐壁最下端 罐壁最下端以上0.3m 处 不确定）。
（3）、使用一个加强圈以后罐壁可以承受的风压力是P ，如果不使用加强圈，则它能承受的风压力应（ 是P/2 是P/3 重新计算）。
（4）、罐底边缘板厚度与（油罐内径、板材强度、底圈罐壁厚度）有关。
（5）、两端固定的直管段的热应力要比同样条件下非直线布置的管段的热应力（大、小、不确定）。
（6）、当拱顶罐呼吸阀中真空阀开启进气时，包边角钢内承受（拉应力、压应力）。
（7）、罐壁下节点处的00θ与M 呈（线性、非线性）关系，而罐底下节点处的0M 与0θ呈（线性、非线性）关系。
（8）、对管道热应力进行判断的经验公式如果得到满足，则管道（1、不用校核其热应力；2、也要校核其热应力；3、不一定要校核其热应力）。
（9）、对于容积超过20003m 的油罐，其直径与高度的比值随容积的增大而（基本不变、增大、减小）。
（10）、罐底中幅板厚度与（油罐内径、地基状况、底圈罐壁厚度）有关。
（11）、一般埋地管线敷设在（地下水位线以上、地下水位线以下 、冰冻线以上）。
（12）、 下列（罐壁设加强圈、罐顶设加强筋、罐顶设置呼吸阀）措施可增强拱顶罐的抗风能力。
（13）、平面管道热应力计算时，弹性中心法求出的弹性力的作用点在（管系的形心、固定支座处、管系的弹性中心）。
（14）、门型补偿器可采用（预先拉伸或预先压缩、预先弯曲、预先扭转）的办法来提高其补偿能力。
（15）、两端固定的直管段的热应力要比同样条件下非直线布置的管段的热应力（大、小、不确定）。
二、填空题（2’×15=30’）1、常用的立式圆柱形油罐按其顶的结构可分为、、三大种油罐。
2、为满足强度要求，罐壁下节点处的轴向应力σ与其材料屈服极σ的关系为。