储罐与管道强度设计
7-16-19-油罐及管道强度设计
油罐及管道强度设计
《油罐及管道强度设计那些事儿》
嘿，咱今天就来聊聊油罐及管道强度设计这档子事儿。
我记得有一次去一个工厂参观，那里面有好多巨大的油罐啊，一个个就像超级大胖子一样立在那里。
我就好奇啊，这么大的家伙，得有多结实才能撑得住啊。
然后就看到那些管道，弯弯曲曲的像大蛇一样在那盘着。
当时就有个师傅在那检查，我就凑过去问：“师傅，这油罐和管道强度咋保证啊？”师傅笑了笑说：“这可复杂咯，就像给它们打造一副超级坚固的铠甲一样。
”
师傅给我详细讲了讲，说什么要考虑材料的强度啊，焊接的质量啊，还有各种压力啥的。
我听着就觉得好厉害，原来这里面有这么多门道。
比如说材料吧，可不是随便啥材料都能用，得挑那种特别能抗的。
焊接那就更得精细了，不能有一点马虎，不然说不定哪天就“噗”的一下出问题啦。
而且啊，这设计可不是一次性的事儿，还得经常检查维护。
就像人得定期体检一样，油罐和管道也得时常看看有没有啥小毛病。
我看着那些复杂的设计图，脑袋都大了，心想这得是多厉害的人才能搞出来啊。
总之呢，油罐及管道强度设计可不是闹着玩的，这关系到好多方面呢，一旦出问题那可不得了。
咱可得重视起来，让这些油罐和管道稳稳当当的，为我们的生活和工作服务。
哎呀，说了这么多，我感觉自己都快成这方面的专家啦！哈哈！。
管道与储罐强度-3海底管道
• Subsea Pipelines And Risers, Yong Bai and Iang Bai, Elsevier Science Ltd.
海管的结构形式
• 单层管 • 双层管（管中管） • 管束 • 立管
国内典型起重铺管船装备
蓝疆号 3800t
国内典型起重铺管船装备
华天龙 4000t
国内典型起重铺管船装备
海洋石油202号 我国首艘自主研制的起重铺管船 浅水1200t
国内典型起重铺管船装备
凯撒 我国首艘超深水海洋铺管船
• S-Lay • J-Lay • Reel-Lay
铺管方式
S-Lay
• S形铺设方法：适用于浅近海（10-450m）、深水 区的小管径管线的铺设。管道在下海过程中呈S 形变形曲线。
有关海底管道的相关标准和规范
• SY/T4804-92 海底管道系统规范 • Recommended Practice DNV-RP-F107 Risk assessment of
pipeline protection March 2001 • Recommended Practice DNV-RP-F101 Corroded pipeline
J-Lay
• J形铺设方法：适用于深海（≤1500m）大管径管 线的铺设。需要J式托管架，托管架上必须有张 紧器。
Reel-Lay
• 卷盘式铺设方法：适用于深水区的小管径管线的 铺设。
• 压力; • 温度; • 海浪; • 海流; • 海床; • 风; • 冰;
载荷条件
• 地震活动; • 平台移动; • 水深； • 支座沉降; • 意外荷载； • 捕鱼; • 海洋生物生长。
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？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、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？17、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。
18、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第三章1、在海底管道中，为什么说环境载荷是管道上的主要载荷之一？2、在近海工程中，波浪理论有哪些？各有什么特点？3、海水对管道的动水作用力有哪些？怎样计算？4、分析作用在裸置于海底的管道上的作用力，画出其受力简图。
管道强度课程设计
管道强度课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习管道强度相关知识，使学生掌握管道强度计算的基本原理和方法，能够熟练运用相关公式和软件进行管道强度设计和分析。
1.掌握管道的材料性能参数，如弹性模量、泊松比等。
2.理解管道应力状态，包括轴向应力、周向应力、径向应力等。
3.学习管道强度计算的基本公式，如管道屈服强度计算、管道爆破压力计算等。
4.熟悉常用管道强度设计软件的使用方法和操作技巧。
5.能够独立完成管道强度计算，并对计算结果进行分析和判断。
6.能够运用相关软件进行管道强度设计和分析，提高工作效率。
7.学会查阅相关规范和标准，提高管道设计的规范性和准确性。
情感态度价值观目标：1.培养学生对工程安全的重视，提高工程责任感。
2.培养学生团队合作精神，提高沟通和协作能力。
3.培养学生创新意识，提高解决实际工程问题的能力。
二、教学内容本课程主要内容包括管道强度计算原理、管道应力分析、管道强度计算公式及应用、管道设计软件使用等。
1.管道材料性能参数的学习，包括弹性模量、泊松比等。
2.管道应力状态的分析，包括轴向应力、周向应力、径向应力等。
3.管道强度计算公式的学习，如管道屈服强度计算、管道爆破压力计算等。
4.常用管道强度设计软件的使用方法和操作技巧。
5.实际工程案例分析，提高学生对管道强度设计和分析的掌握程度。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法：讲解管道强度计算原理、公式及软件使用方法。
2.案例分析法：分析实际工程案例，提高学生对管道强度设计和分析的掌握程度。
3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高实际操作能力。
四、教学资源1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供理论基础。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂趣味性。
4.实验设备：准备实验器材，让学生亲身体验管道强度实验过程。
060106油罐及管道强度设计-18
《油罐及管道强度设计》综合复习资料一、填空题1、罐壁板和管子的厚度负偏差是指。
2、罐壁厚度是根据荷载计算的。
3、立式圆柱形油罐罐壁开口补强原则是。
4、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。
是指。
5、柔性系数ij6、立式油罐直径小于12.5米时，罐底宜采用的排版形式；而大于12.5米时，罐底宜采用的排版形式。
7、常用的立式圆柱形油罐按其顶的结构可分为、、三大种油罐。
8、当立式油罐的容积超过时必须设计成变壁厚罐。
9、10万米3油罐的直径大约为米。
10、在材料和设计压力相同的条件下，曲管的壁厚比直管的壁厚。
11、拱顶罐的罐顶曲率半径为倍罐壁筒体直径。
12、当操作温度高于安装温度时，通过可以减小Π型补偿器内的热应力。
13、我国的标准风速是以一般平坦地区、离地面米高、30年一遇的分钟平均最大风速为依据的。
14、我国抗风圈一般设计在的位置上。
15、管路的跨度可根据条件和条件进行设计，根据条件确定的跨度在任何条件下都必须得到满足。
二、简述题1、回转薄壳的第一、第二曲率半径的定义。
2、各种罐常采用哪些抗风措施？3、设计油罐时的最大和最小壁厚要求分别与哪些因素有关？4、分别说明拱顶罐的顶和罐壁的第一曲率半径和第二曲率半径。
5、简述无力矩假定的适用条件。
6、分别可采用哪些措施来提高拱顶罐和浮顶罐罐壁的稳定性，增强它们的抗风能力？7、浮顶的设计必须满足哪些要求？8、推导圆柱形油罐壁厚计算的定点法公式，并说明其使用范围。
9、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。
10、浮顶罐和拱顶罐可分别采用哪些抗风措施？试说明理由。
11、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？三、计算题1、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340 N/m 2，活载荷（包括雪载）为800 N/m 2，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ο30=α，焊缝系数η =0.85，弹性模量E =2.1×1011Pa 。
2020年中国石油大学网络教育060106油罐及管道强度设计-20考试试题及参考答案
《油罐及管道强度设计》课程综合复习资料
一、填空题
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、罐壁板和管子的厚度负偏差是指。
3、5万米3油罐的直径大约为米（40米、60米、80米）。
4、立式圆柱形油罐罐壁开口补强原则是。
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。
6、我国抗风圈一般设计在的位置上。
7、拱顶罐的罐顶曲率半径为倍罐壁筒体直径。
8、我国的标准风速是以一般平坦地区、离地面米高、30年一遇的分钟平均最大风速为依据的。
是指。
9、柔性系数
ij
10、管路的跨度可根据条件和条件进行设计，根据条件确定的跨度在任何条件下都必须得到满足。
11、Π型补偿器可采用或的办法来提高其补偿能力。
二、选择题
1、管道热应力计算的弹性中心法求出的弹性力是在（）。
A、管系的形心
B、固定支座处
C、管系的弹性中心
2、对管道热应力进行判断的经验公式如果得到满足，则管道（）。
A、不用校核其热应力；
B、也要校核其热应力；
C、不一定要校核其热应力
三、简答题
1、各种罐常采用哪些抗风措施？
2、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。
3、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。
4、浮顶罐和拱顶罐可分别采用哪些抗风措施？试说明理由
5、平面管道热应力的大小与哪些因素有关？
6、分别举出2种以上人工管路补偿器和自然管路补偿器。
油罐及管道强度设计第1页共4页。
060106油罐及管道强度设计期末考试复习资料
《油罐及管道强度设计》课程综合复习资料一、单选题1．“管道和储罐的失效判据具有通用性，也就是说任一判据都可以适用于任意场合。
”这种说法（）。
A．正确B．错误答案：B2．“管道和储罐设计应遵循“先爆后漏”原则而不是“未爆先漏”原则。
”这种说法（）。
A．正确B．错误答案：B3．“基于应变的设计方法是一种先进的设计方法，适用于一切管道任意工况的设计。
”这种说法（）。
A．正确B．错误答案：A4．“高风险地区的管道设计时应具有更高的可靠度，实际设计时采用更大的安全系数。
”这种说法（）。
A．正确B．错误答案：B5．“无力矩理论微元平衡方程中的曲率半径一定是正值。
”这种说法（）。
A．正确B．错误答案：B6．下列说法中（）是正确的。
A．浮船的稳定性校核仅包括浮船的侧向稳定性校核和截面稳定性校核两部分B．根据“浮顶处于漂浮状态时，下表面应与储液全面接触”设计单盘板安装高度时，只要单盘板安装位置不超过其上限位置C max即可C．在计算浮顶积水时的抗沉性时，只要满足浮船的下沉深度不超过外边缘板高度，且留有一定裕量即可答案：C7．进行下节点强度校核时，下节点处的计算应力不宜超过（）。
A．2σsB．σsC．0.9σsD．[σ]答案：C8．圆柱形储罐罐壁下节点处的环向应力为（）。
A．接近于零B．C．约等于该处的弯曲应力D．约等于该处的剪切应力答案：A9．Π型补偿器可采用（）的办法来提高其补偿能力。
A．预先拉伸或预先压缩B．预先弯曲答案：A10．下列（）补偿器补偿能力最大。
A．L形补偿器B．Π型补偿器C．波纹管式补偿器D．球形补偿器答案：B11．下列（）补偿器可用于大压力的油气管道。
A．L形补偿器B．Π型补偿器C．波纹管式补偿器D．球形补偿器答案：B12．储罐和管道的连接一般使用（）补偿器。
A ．L 形补偿器 B ．Π型补偿器 C ．波纹管式补偿器 D ．球形补偿器 答案：C13．当[]cr P P >时，将式cr[]PP 按（）方法取整之后得到的的数值即为需要设置的中间抗风圈的数量。
管道强度计算
A2 ------在补强区内，支管富裕壁厚
形成的面积。A2
L 2.5 H 或L 2.5 B M的值小者
A3 ------补强元件的面积。 AR ------主管开孔面积。
AR d h
例题：P27例1-4
第四节 三通强度计算
P27例1-4例题：一支管直径为0.219m壁厚8.2mm接在直径
Pr
2t
PD
4t
推导过程见P21。可见，曲管在内压作用下的轴向应力与直管相等。 曲管的壁厚一般按最大环向应力设计，因此它的壁厚比直管段要厚些。
t
m1 P D C 2[ ]
第三节 曲管的强度和柔性计算
二、曲管的柔性计算：曲管由于制造和热胀时受到纵向弯矩 作用，在管子截面上出现扁率（椭圆形），因此截面抗弯刚 度降低。 1 122 减刚系数 K 10 122 式中：λ ------曲管特征系数，
第三节 曲管的强度和柔性计算
由一个扇形短管组成的虾米弯头强度为同径同壁厚圆管弯 头强度的50%，由两个扇形短管组成的虾米弯头强度为同径同 壁厚圆管弯头强度的70%，由三个以上的扇形短管组成的虾米 弯头强度为同径同壁厚圆管弯头强度的90%
第三节 曲管的强度和柔性计算
曲管在内压作用下的轴向应力： 1
中心线处 0 0和 180 0 曲管内侧 270
0
Pr PD 2 t 2t P r 2R r 2 t 2( R r ) P r 2R r 2 t 2(R r )
曲管外侧 90
0
第三节 曲管的强度和柔性计算
R 1 2 rR 2 r 2 rR 2 r 2 m缩减系数 )(21 rRm增强系数 )(2 rR R 2( R )1 (2 )1 r r 增强系数是曲管曲率半径和曲管管子半径之比的函数。计算结果列表如下：
油气储运工程管道和油罐强度设计复习资料
绪论：失效机理：1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。
2结构--丧失稳定性。
A塑性失稳：由于变形引起的截面几何尺寸的改变导致的丧失平衡的现象。
B断裂：由裂纹的不稳定扩展造成的，裂纹残生的原因：制造--焊缝，母材缺陷（气孔，夹渣，未焊透，分层）施工--机械损伤（表面划度，凹坑）运行--腐蚀环境。
C疲劳：材料在交变作用下的破坏，原因：内压变化--间歇输送，正反输送，输气：外力变化--风载荷（跨越管段），卡曼涡游震动（悬空管段），埋于公路下未夹套管管道。
D应力腐蚀开裂：基本条件：局部环境，敏感援建：应力条件：114MM--1067MM，t：3.2MM--9.4MM。
强度等级241μPa--480μPa 电阻焊:双面埋弧焊E氢致开裂:H2S--酸性环境,腐蚀产生氢侵入钢内而产生的裂纹.F:裂纹的动态扩展，输气管道特有的现象，脆性断裂：平断口，塑形区尺寸小，低韧性，多焊接缺陷，延性断裂：宏观塑性变形大，焊缝母材的缺陷部位。
止裂原理：止裂还是快速，持续扩展，取决于裂纹的扩扎速度V1，馆内介质在管道破裂的时候的减压波的速度V2，V1＞V2是快速扩展，V1＜V2止裂。
减压波380--440MM/S。
油1500MM/S管道的结构失稳：1轴向载荷--轴向失稳。
2外压--径向失稳。
3弯曲--径向失稳。
4联合载荷--径向失稳地下管道：地下敷设的好处：施工简单，占地面积小，节省投资，埋于地下的管道容易保护，不影响交通和农耕，因此被长距离油气管道和矿场集输管道普遍采用1：地下敷设管道的埋设深度综合考虑农耕深度，地面负荷，热油管你到对土壤保温与约束等因素，一般情况下管顶覆盖土层厚度为1--1.2M，热油管道管顶埋深取为1.2M，管道顶部距铁轨不小于1.3M。
距公路不小于1M，管道埋在略低于冰冻线处。
2：当要求管道平面走向或高度发生变化时，采用弹性敷设或弯头。
3：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。
储罐与管道强度设计
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/〈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。
=K(K、强度设计系数。
、焊缝系数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 K P（K安全系数P管道作用在支墩上的推力T支墩受到的土壤阻力)6、当时弯管在内压作用下环向应力最小，当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.=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。
2：当相邻两支管中心线的间距小于两支管开孔直径之和，但大于或等于两支管直径之和的三分之二时，应进行联合补强或增大主管管壁厚度.当进行联合补强时，支管中心线之间的补强面积不得小于两开孔所需总补强面积的二分之一.当相邻两支管中心线的间距小于两支管直径之和的三分之二时，不得开孔。
2008-2009管道与储罐强度作业答案
2008~2009第二学期《管道与储罐强度》习题答案（1~8周）第一次作业：1、已知管道外径φ1016，管材X70，设计压力10MPa ，试计算1-4类地区管道壁厚。
解：输气管道直管段管壁厚度计算公式为：2s PDFtδσ=Φ式中：δ——钢管设计壁厚，mm ；P ——设计压力，MPa ； D ——钢管外径，mm ；s σ——钢管的最低屈服强度，MPa ；F ——强度设计系数；φ——焊缝系数，取φ=1.0；t ——温度折减系数，取t=1.0。
X70管材的规定最低屈服极限s σ=485MPa ，各类地区管道的设计系数和壁厚计算如下：一级地区：F ＝0.72，10101614.5524850.72 1.0 1.0mm δ⨯==⨯⨯⨯⨯二级地区：F ＝0.6， 10101617.4624850.6 1.0 1.0mm δ⨯==⨯⨯⨯⨯三级地区：F ＝0.5， 10101620.9524850.5 1.0 1.0mm δ⨯==⨯⨯⨯⨯四级地区：F ＝0.4， 10101626.1924850.4 1.0 1.0mm δ⨯==⨯⨯⨯⨯2、管道外径φ1016mm ，壁厚20mm ，内压15MPa ，温度变化65℃，管材的弹性模量E ＝210GPa ，泊松系数ν0.3，线膨胀系数α＝1.2⨯10-5，计算管道中的轴向应力。
解：管道的轴向应力由泊松效应和温度变化产生，泊松效应的应力分量为2ap PDσνδ=式中：δ——钢管设计壁厚，mm ；P ——内压，MPa ；ν——泊松系数，取0.3； D ——管道外径，mm 。
代入已知数据，得1510160.3114.3()220ap MPa σ⨯=⨯=⨯热应力分量为：at E t σα=-∆式中，E ——管材的弹性模量， 取210GPa ；α——线膨胀系数，取1.2⨯10-5。
Δt ——温度变化，℃。
代入已知数据，得3521010 1.21065163.8()at MPa σ-=-⨯⨯⨯⨯=-总的轴向应力为：114.3163.849.5()a ap at MPa σσσ=+=-=-第二次作业：1、Ф1016ⅹ20mm 管道，材质X70，设计内压10MPa ，温差ΔT=65℃。
油罐及管道强度设计课程设计——【管道与设计储罐强度】
3.
1.
1.1
此设计中油罐储存介质为压力 正压：2KPa
负压：0.5KPa
设计温度 -19℃≤t≤90℃
基本风压580Pa
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840kg/m3
输液量
（m3）
管径
（mm）
数量
规格
质量
(kg)
连接尺寸及标准
<100
100
1
DN100
4.7
PN6,DNXX
JB/T81-94
101~150
150
1
DN150
9.4
151~250
200
1
DN200
14.4
251~300
250
1
DN250
19.6
>300
300
1
DN300
34
二、设计要求
1．了解拱顶油罐的基本结构和局部构件；
表二：人孔、透光孔及量油孔选用表
容积（m3）
罐壁人孔
透光孔
量油孔
数量
直径(mm)
质量
(kg)
数量
直径(mm)
质量
(kg)
数量
直径(mm)
质量
(kg)
5000~10000
1
600
126
3
500
47.7
1
150
7.6
b.量油孔
量油孔一般适用于人工检尺的油罐，其公称直径是DN150mm。安装位置应在罐顶平台附近并与透光孔相对应，以便测定储液计量或取样。其选用见表二。
05管道抗震设计计算——【管道与设计储罐强度】
引言
• 地震是最严重的自然灾害之一； • 1960年智利大地震，震级8.9级，震中烈度11度，引起地面
下沉、滑坡塌方、火山爆发、海啸，沿海一带的城镇、港 口等大都被海浪冲走或陷入海里； • 1976年唐山大地震，震级7.8级，震中烈度11度，唐山市房 屋绝大部分倒塌。 • 全世界平均每年发生5级以上的地震130次； • 我国地处环太平洋地震带与喜马拉雅-地中海地震带之间， 是世界上地震灾害频发的国家之一。
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• 2、对于初步判别认为需进一步进行液化判别的场地 土，应采用标准贯入试验判别法：
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• 3、存在液化土层的地基，应进一步探明各液化 土层的的深度和厚度，并计算液化指数。
根据液化指数I1E，将液化的地基土分为轻微 、中等和严重三级。
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液化区管道的抗震措施
• 合理选择管线走向，在允许的条件下，尽量避开液化区。 • 按下列原则，采取措施：
max b
• 管道截面轴向的组合应变与表5-7管道的设计允许应变进行校核， 如小于表明在该断层穿越处的管道设计是可行的，如大于则应采 取抗震措施 。
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穿越断层管道的抗震措施
1、正确选择管道穿越活动断层的位置。应根据历史记载，尽可能查找断层 位移和断裂带宽度最小的地方埋设管道。
2、调整管道与断层的交叉角度。原则是尽量使管道整体受拉，避免管道压 屈破坏。对于走滑断层，交角成锐角，并适当增大交角（接近900），对 于逆断层，交角合理范围为300---700。
‹# ›
• 地震对管道的影响： • 土壤失去整体性和连续性，如断层、砂土液化、滑 坡等； • 地面波动：地震波在土壤中传播，引起土壤变形， 夹裹管道变形而破坏。
管道及储罐强度设计考试题
管道及储罐强度设计考试题年级: 专业: 姓名:一、填空题（20分）1．地下敷设管道的埋设深度的确定要综合考虑、、等因素。
2．输油管道的设计温度，当加热输送时应为；当不加热输送时，应。
3．弯头或弯管是整个管道系统的一个组成部分，其所能承受的温度和压力，应，以保证管道系统安全。
4．锚杆的锚固力，与、、、，以及等因素有关。
5．内管与外管的联结构造，其联结件包括、、、和等。
6．敷管船法敷设管线可细分为、、、、五种。
二、简答题（40分）1．管道或管道附件的开孔补强应符合哪些规定？2．地上敷设管道的支承形式按管道跨越形式分类有哪些？3．简介迄今国内外用于管道维修补强的方法。
4．简介光壳球在外载荷作用下的临界荷载计算和设计厚度的方法。
三、计算题（40分）1．管道外径237mm，管壁厚9mm，内压10MPa，分别按精确值和薄壁近似公式计算管道的轴向应力和管道横截面的截面稀疏，并比较两种计算方法的差别。
（6分）2．一条直径0.219m、壁厚8.2mm的支管接在一条直径0.400m、壁厚10mm的主管上，支管材料的屈服极限σs= 241MPa，主管材料的屈服极限σs=317MPa。
该管道的工作压力为10MPa，工作温度52℃，管道运行地区为一级地区。
试设计补强圈的厚度。
（12分）3．设油罐进出油管线为φ159×4.5 钢管，钢管材料的弹性模量为197.5GPa，热胀系数为1.22×10-51/℃，操作温度为100℃，若安装温度为0℃，当管线在1点处固定时，求管线的热应力和对油罐的推力。
（10分）4．已知有效波的高度H0=3.05m，有效波的周期T=10s，水深d=30.5m，波的方向和管子垂直。
其余参数为管子直径D=0.305m，海床坡度=0。
假定海堤围年地图，摩擦系数μ=0.5。
是根据以上条件确定管道受到的动水作用力。
（12分）。
油罐及管道强度设计课程设计 概述及范文模板
油罐及管道强度设计课程设计概述及范文模板1. 引言1.1 概述油罐及管道的强度设计是工程领域中非常重要的一部分。
在石油、化工等行业中，油罐和管道承载着连接和输送液体和气体的关键任务。
因此，正确设计和构造油罐及管道以确保其结构强度与安全性至关重要。
1.2 文章结构本文将对油罐及管道强度设计课程进行概述，并提供相应的范文模板。
文章采用以下章节分类：2. 管道强度设计- 着重介绍了设计原则、应力分析方法以及管道选材和规格确定等内容。
3. 油罐强度设计- 重点探讨了设计要求与标准、应力分析方法以及板材焊接与检验等方面。
4. 强度设计案例分析- 分别通过管道设计案例和油罐设计案例来实际展示强度设计的过程和方法。
5. 结论- 总结前述要点，并对课程设计的启示及展望进行讨论。
1.3 目的本文旨在介绍油罐及管道强度设计课程，并提供概述及范文模板，为学习者提供参考和指导。
通过深入了解管道和油罐的强度设计原则、应力分析方法以及选材和检验等技术要点，读者将能够更好地理解和运用这些知识来进行实际工程项目的设计。
以上是“1. 引言”部分的详细内容概述。
接下来将逐步展开讨论其他章节所涉及的内容，以便读者更全面地了解油罐及管道强度设计课程。
2. 管道强度设计2.1 设计原则在管道强度设计中，有几个基本原则需要遵循。
首先，管道材料的选用应符合工程需求和设计规范要求，确保其能够承受所需的压力和载荷。
其次，在进行应力分析时，需考虑到各种荷载情况以及不同工况下可能发生的变形和破坏机制。
最后，设计过程中还应充分考虑安全因素，包括材料的抗腐蚀性能、施工及使用中可能面临的外界环境等。
2.2 应力分析方法管道强度设计需要进行应力分析，以判断管道在各种载荷作用下的稳定性和安全性。
常用的应力分析方法主要有静态力学方法和有限元方法。
静态力学方法包括弹性理论、塑性理论和变形固定法等，可通过简化计算快速得到结果。
而有限元方法则是一种更加精确的数值模拟手段，适用于复杂结构以及非线性、非均匀材料等情况。
08立式油罐固定顶的设计——【管道与设计储罐强度】
P
0.1E
m
R
2
e m
1/ 2
e 球壳顶板的有效厚度 m 带肋球壳的折算厚度
‹# ›
带肋球壳的稳定性验算： P0<[P] P0——设计内压 [P]——许用外压
‹# ›
罐顶失稳破坏实例
例1 （《油气储运》1999年第3期）青岛石油化工厂507号 油罐为5000m3立式圆柱形拱顶钢油罐。罐顶各设一个DN250机 械呼吸阀和液压安全阀，下方均设有波纹型不锈钢丝阻火器； 顶板厚度6mm，顶板和肋板材质均为Q235-AF。此罐原设计储
存柴油，罐壁未作保本温处节理，内于容199结2年束11月投产。由于生产需
要，临时调用储存蜡油。1994年7月29日发生了罐顶凹陷事故 ，面积超过60m2，下陷最深处达50cm，罐顶部分焊缝被拉伤 ，罐壁上部几处略有凹陷。
原因分析：蜡油储存温度为65℃～75℃，由于油罐未作保温 处理，需要长时间加温，油气上升时，温降梯度太大，石蜡 油油气凝结于阻火器钢丝网上，使油罐呼吸通道堵塞。后来 的大流量付油，致使负压超限。当拱顶受到的外荷载超过许 用临界荷载时，拱顶失稳在所难免。
第四节 球壳的设计
拱顶顶板厚度与罐的大小有关。1000m3或更小的储罐，可采 用光球壳（不加肋），较大的储罐采用加肋拱顶（带肋球壳） 较为经济。
• 我国近几年所设计的拱顶罐， • 2000m3或更小的罐，取球壳厚度4.5mm, • 3000m3取球壳厚度5mm, • 5000m3取球壳厚度6mm, • 10000m3取球壳厚度8mm。
光球壳顶板设计厚度（SH3046-1992）
1
R
10P0 Et
2
顶板设本计节厚内度容，m结束
R 顶板曲率半径，m
油罐及管道强度设计(1)
《油罐及管道强度设计》综合复习资料一、选择题1、立式油罐罐壁筒体的抗弯刚度与它的（）有关。
A、高度B、直径C、壁厚2、立式油罐罐壁最大环向应力的位置是在（）。
A、罐壁最下端B、罐壁最下端以上0.3m处C、不确定3、使用两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（）。
A、P/2B、P/3C、重新计算4、罐底边缘板厚度与（）有关。
A、油罐内径B、板材C、底圈罐壁厚度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（）。
A、大B、小C、不确定6、直角弯管要比曲管的柔性（）。
A、大B、小C、不确定7、管道热应力计算的弹性中心法求出的弹性力是在（）。
A、管系的形心B、固定支座处C、管系的弹性中心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（）。
A、不用校核其热应力；B、也要校核其热应力；C、不一定要校核其热应力9、门型补偿器可采用（）的办法来提高其补偿能力。
A、预先拉伸B、预先压缩C、预先弯曲扭转10、罐底中幅板厚度与（）有关。
A、油罐内径B、板材C、底圈罐壁厚度二、填空题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、罐壁板和管子的厚度负偏差是指。
3、5万米3油罐的直径大约为米（40米、60米、80米）。
4、立式圆柱形油罐罐壁开口补强原则是。
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。
6、拱顶罐的罐顶曲率半径为倍罐壁筒体直径。
7、柔性系数是指。
8、我国的标准风速是以一般平坦地区、离地面米高、30年一遇的分钟平均最大风速为依据的。
9、管路的跨度可根据条件和条件进行设计，根据条件确定的跨度在任何条件下都必须得到满足。
10、罐壁厚度是根据荷载计算的。
11、立式油罐直径小于12.5米时，罐底宜采用的排版形式；而大于12.5米时，罐底宜采用的排版形式。
12、在常用立式圆柱形油罐中，罐壁环向焊缝可采用对接和搭接混合焊的13、为罐。
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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。
错误!未找到引用源。
、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。
2：当相邻两支管中心线的间距小于两支管开孔直径之和，但大于或等于两支管直径之和的三分之二时，应进行联合补强或增大主管管壁厚度。
当进行联合补强时，支管中心线之间的补强面积不得小于两开孔所需总补强面积的二分之一。
当相邻两支管中心线的间距小于两支管直径之和的三分之二时，不得开孔。
3：当支管直径小于或等于50mm时，可不补强。
4：当支管外径等于或大于二分之一主管外径时，应采用三通或全包型补强。
5：开孔边缘距主管焊缝宜大于主管壁厚的5倍。
14、热应力定义：在管道中由于温度变化所产生的应力。
15、环向应力最大最小在何处？（内压引起轴向应力、环向应力的）错误!未找到引用源。
最小，错误!未找到引用源。
最大。
16.波纹式补偿器与填料函式补偿器的优缺点和异同点？
答:波纹式补偿器的优点是体积小和结构严密。
缺点是为了防止补偿器产生纵向弯曲，补偿器不能做的太长，波纹总数一般不能超过6个，这使得补偿器的补偿能力受到了限制。
填料函式补偿器优点体积小补偿能力大，适用于因地域受到限制不宜采用Ⅱ形补偿器的管道上。
缺点结构难于做到十分严密，填料压的太紧就妨碍伸缩，太松就会漏油。
异同：波纹式补偿器是用于3——4毫米的钢板、红铜、铝板等金属薄片制成的。
它利用金属本身的弹性伸缩来减小管道的热应力。
填料函式补偿器是用铸铁或钢制成的。
17.管道应力主要有内压引起，不仅可以引起轴向应力还可以引起环向应力。
18.金属钢油罐的分类？
答：根据其形状可以分为立式圆柱形油罐、卧式圆柱形油罐和特殊形状油罐。
立式圆柱形油罐按顶部结构分为浮顶油罐、拱顶油罐、内浮顶油罐、锥顶油罐和无力矩顶灌。
特殊形状油罐包括球形罐、滴状油罐。
19.架空管道的荷载类型？
答：垂直荷载、横向水平荷载、轴向水平荷载。
垂直荷载包括管道自重、保温结构重量、管内输送介质重量、管道附件重量; 横向水平荷
载主要是风荷载，它作用于管道上，然后沿着管道以横向集中力的形式传给管架。
轴向水平荷载指管道的轴向推力，它包括：管道的轴向摩擦力、管道内压引起的不平衡轴向力、补偿器的反弹力。
20.支架敷设的类型和条件？
答：按支架高低分类：低支架敷设、中支架和高支架敷设、沿墙敷设；按管架的结构类型分类：独立式管架、组合式管架；按支架对管道的约束形式分类：固定支架和活动支架。
为了适应热胀冷缩的要求，通常每隔一定距离就设定一个固定支架，在两个固定支架之间设定一个补偿器。
21.储罐的壁厚是什么原理设计的，上层壁板根据什么设计下层壁板根据什么设计？
答：在壁板上，环向应力占主导作用，因此，壁厚是根据环向应力确定的，也就是说，每一圈罐壁板上的最大的环向应力不超过材料的许用应力[σ], 即：σ
≤[σ]
m ax
x
22.抗风圈根据什么方法设计及其原理作用、要求？
答：抗风圈设置在油罐的顶部，我国通常将抗风圈置于包边角钢以下一米的位置，抗风圈的外形可以是圆的也可以是多边形的，它是由钢
可按板和型钢拼装成的组合断面结构。
抗风圈所需最小截面系数W
z
下式计算：W
=0.082D2H 抗风圈与管壁连接处上下各16倍壁板厚
z
度范围内可以认为能与抗风圈同时工作。
23.罐壁设计对管材的要求？
罐壁是油罐的主要承载构件，罐壁圈板有多块钢板焊接而成，它们之
间的焊缝采用对接连接，各圈壁板的纵向焊缝应错开，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。
24、管道弯曲时产生哪些应力，下沉时产生哪些应力？
弯曲时：在圆弧的外边缘产生轴向拉应力，内边缘承受轴向压应力下沉时：1）由于管道偏离原来的直线位置承受弯曲，从而产生新的弯曲应力。
2）由于管道弯曲而使管道的长度有所增加而产生拉伸应力。
25：油罐定点法和变点法计算有何不同，各自的优缺点？
定点法：定点设计法能在一定的范围内较好的反应各层圈罐壁板的实际应用水平，计算简单，得到了广泛地应用。
但是，罐壁各层圈板在边缘力系的影响下，最大环向应力的位置不一定都是在距底边0.3米处，若油罐容量较大，就应该更为精确的确定最大环向应力的位置并计算壁厚，减少罐壁的用钢量。
变点法：这种方法能考虑罐底板的约束对罐壁受力的影响，同时也考虑了下层厚壁板对上层薄壁板的影响，确定各圈环向应力最大处的位置，按该位置的薄膜环向应力计算各圈板的壁厚。
这种变点法更符合罐壁应力的实际状况，用它计算大容量罐时，可减少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。
26、钢制油罐承载能力的要求。
1：足够的强度。
2：足够的抵抗断裂的能力。
3：足够的抵抗风荷的能力。
4：足够的抗震能力。
5：油罐要有足够稳固的基础。
27、油罐的抗震措施与要求。
措施1:增加罐底边缘板厚度2：增大底层壁板厚度3;改变油罐的径高比4：加设锚固螺栓5：为了防止出现象足，可在组合应力最大的部位加上预应力钢筋及垫板。
要求：在整个使用期间内，在罐区的最大地震烈度下不产生破坏。