管道与储罐强度
(完整)成品油顺序输送管道设计
西南石油大学学生毕业设计（论文）任务书二00八年二月一日1、题目：成品油顺序输送管道设计4．安排任务日期：2008年2月1日；预计完成任务日期 2008年4月 30日；学生实际完成全部设计（论文）日期：2008年4月30日。
指导教师：学生签名：西南石油大学学生毕业设计（论文）开题报告设计题目：成品油顺序输送管道设计学生姓名：＊*学生学号： **院(系）：成人教育学院专业年级: 油气储运工程**指导教师： *＊*2008年2 月1日西南石油大学毕业设计（论文）成品油顺序输送管道设计学生姓名：＊＊学号:**专业班级:油气储运工程＊*（专升本）指导教师：＊＊＊2008年4月30日摘要在一条成品油顺序输送管线中，顺序输送的循环次数越少，每一种油品的一次输送量越大，在管道内形成的混油段和混油损失也随之减少，但另一方面，油品的生产和消费通常是均衡进行的,各种油品每天都在生产和消费，顺序输送管道对每一种油品来讲是间歇输送。
循环次数越少,就需要在管道的起、终点以及沿线的分油点和进油点建造较大容量的储罐区来平衡生产、消费和输送之间的不平衡,油罐区的建造和经营费用就要增加。
因而，最优循环次数的确定应从建造、经营油罐区的费用和混油的贬值损失两方面综合考虑。
成品油顺序输送管道设计应首先根据输量确定管道的管径以及首末站、分输站、中间泵站等基本工艺条件,同时考虑管道应能适应不同季节成品需求量的变化。
在确定了这些基本工艺条件后，顺序输送和罐容的优化只与管道输送次序、混油处理方式和油罐设置等有关.优化批次、罐容时应根据不同批次分别计算首站罐容、分输油库和末站罐容，并根据输送顺序计算混油量以及混油处理的各项费用,最终确定管道的最优批次和罐容配置。
本文以所给的设计任务书为依据，在进行了相关设计计算的基础上利用计算机编程对该管道进行了水力计算、经济计算，确定了最经济的管道工艺参数（如管径、壁厚、工作压力、泵站数），并且对该管道进行了工艺计算，计算出了一年中油品的输送天数、最优循环次数、首末站所需的最优油罐容积，并确定了油品的切割方案，绘制了水力坡降与布站图和首站工艺流程图.关键词：管道输送批次混油量混油处理罐容设计AbstractWithin a product oil botched transportation pipeline, the less the transportation circles are and the more the transportation sum of each kind of oil, the less the mixed oil segment and oil mixture loss will form. However, oil’s producing and consumption are usually balanced. Each day， every kinds of oil are produced and consumed, so botched transportation is intermittent for each oil kind. The less the transportation circles are， the bigger the storage oilcan areas are needed at the pipeline's start and final point and the oil output and input point along the pipeline so as to balance the imbalance of oil’s producing， consumption and transportation, thus increases the oilcan areas' construction and run fee。
储罐分类
载较大的地区。
图1-1 自支撑锥顶罐简图
1.2.2拱顶储罐
拱顶储罐的罐顶是一种接近于球形形状的一部分 其结构一般只有自支撑拱顶一种。
可分为无加强肋拱顶(容量小于1000m3 )， 有加强肋拱顶(容量大于1000～20000m3 ) 拱顶R=0.8～1.2D，
储液损耗的原因 油品与液体化学品损耗两种类型中，蒸发是储液损耗的主
要原因。 任何储液的蒸发损耗都是在储罐内部传质过程中发生的。
发生在气、液接触面的相际传质，即储液的蒸发。 发生在储罐内气相空间蒸气分子的扩散.上述过程的进行
，使储罐内气相空间原有的空气变为趋于均匀分布的储液 蒸气和空气的混合气体.当外界条件变化引起混合气体状 态参数改变时，混合气体从储罐排入大气，就造成了储液 的蒸发损耗。 内部因素是储液本身的固有性质。对油类来说是多种碳氢 化合物的馏分组成，馏分组成越轻，沸点越低，蒸气压越 大，蒸发损耗越大。因此在储罐内溶剂汽油、航空汽油、 车用汽油和原油，容易 造成蒸发损耗，而煤油、燃料油 的蒸发损耗稍小，润滑油的蒸发损失更小。对液体化学品 来说其组成较单一纯度较高，其蒸发损耗主要取决于沸点 、蒸汽压的大小，沸点越低、蒸气压越大就越容易蒸发。 因此在储罐内的醚类、醇类容易蒸发，苯类、酚类稍小， 酸类和碱类更小。
储罐的发展趋势---大型化
1.1.3储罐大型化特点
优点： (1)总图布置的占地面积小 (2)节省罐区(包括管网和配件)的总投资 (3)节省钢材和基地工程材料 (4)便于储运和管理
新问题:(储罐大型化产生的)： (1)罐壁板材料的要求提高了.因储罐大型化后，同时也
2017-管道与储罐强度思考题
管道与储罐强度（思考题）第一章引言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？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。
第二章应力与柔性6、管道的载荷形式。
7、怎样推导薄壁管道的环向应力公式？8、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。
9、力和力矩产生的应力的公式。
10、理想锚固管道的热应力？热应力的影响因素。
11、什么是持续应力和自限性应力？它们各自的特征。
12、怎样确定热膨胀应力的允许变化范围。
13、怎样利用导向悬臂梁公式计算平面管系的应力。
14、什么是弯管的特征，弯管的内压应力分布规律如何？15、弯管为什么会椭圆化，椭圆化的影响。
弯管的柔性系数、特征系数和应力增强系数如何？16、管件处的力矩怎样分解？怎样确定管件的弯曲应力以及合成应力？第三章线路管道17、土壤的颗粒组成？18、什么是土壤的内摩擦角？19、怎样认识土壤对管道的阻力？20、为什么输气管道划分地区等级，怎样划分？21、为什么取设计系数，怎样选取输油、输气管道的设计系数?22、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。
23、管道产生轴向应力或变形的原因是什么？什么是埋地管道的过渡段？怎样确定过渡段的长度?24、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？25、怎样计算管道对固定支墩的推力？为什么需要对管道作用在固定墩上的推力进行折减。
26、管道中弯曲应力与弯曲曲率的关系怎样？27、怎样计算管道下沉段的弯曲应力？28、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。
29、怎样进行管道组合应力校核？30、埋地管道产生轴向屈曲的主要原因是什么？31、陆上埋地管道的稳定性验算时的安全系数一般取多少?32、什么极限状态的定义？33、什么是失效概率的定义？在干涉理论中怎样计算可靠性指标？34、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。
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。
课程设计---40m3 埋地卧式油罐图
《管道及储罐强度设计》课程设计题目 40m3埋地卧式油罐图所在院（系）石油工程学院专业班级储运1102 学号 201104060229 学生姓名韩珂指导教师姚培芬完成时间 2012年07月10日目录1绪论 (3)1.1 金属油罐设计的基本知识 (3)1.1.1金属油罐的发展趋势 (3)1.1.2对金属油罐的基本要求 (3)1.2 金属油罐的分类 (4)1.2.1地上钢油罐 (4)1.2.2地下油罐 (4)1.3 课题意义 (4)2埋地卧式油罐课程设指导书计 (5)2.1 设计说明书 (5)2.1.1适用范围 (5)2.1.2设计、制造遵循的主要标准规范 (5)2.1.3主要设计内容 (5)2.1.3.1 油罐供油系统流程图 (5)2.1.3.2 40 m3埋地卧式油罐加工制造图，基本参数和尺寸 (6)2.1.4安全 (6)2.1.5设计遵循参照的主要规范 (6)2.1.6设计范围 (6)2.1.7防腐 (7)2.1.8油罐接管 (7)2.1.9油罐容积的确定 (7)2.1.10其它 (7)3课程设计计算书 (9)3.1设计的基本参数 (9)3.2壳体壁厚计算 (9)3.2.1 筒体壁厚计算 (9)3.2.2 封头壁厚计算 (9)3.3鞍座的选择计算 (9)3.3.1 罐体重Q1 (9)3.3.2 燃料油重Q2 (10)3.3.3 储罐的总重Q=Q1＋Q2 (10)3.4鞍座作用下筒体应力计算 (10)3.4.1 筒体轴向弯矩计算 (10)3.4.2 筒体轴向应力计算 (11)3.4.3 筒体周向应力计算 (11)3.5抗浮验算 (13)参考文献 (14)1绪论1.1 金属油罐设计的基本知识1.1.1金属油罐的发展趋势近一、二十年来，油罐的设计与施工技术都较过去有了更快的发展。
从世界范围来讲，这一状况与前一时期国际上的能源危机有关。
由于能源危机，近若干年来许多工业化的、靠进口原油的国家都增加了原油的储备量，这就迫使这些国家不得不建造更多更大的油罐。
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：
2万立外浮顶油罐设计
此外在浮顶与罐内壁之间的环形空间有随着浮顶上下浮动的密封装置， 并且 这种油罐的顶部与其他固定顶油罐相比，在设计时结构更易于处理，由于罐顶的 自重受储液支撑其受力状况良好，故大型油罐大多采用浮顶油罐。作为目前国内 外大中型油罐最常用的结构形式，浮顶罐分为两种，一种是双盘式的，一种是单 盘式的，单盘式多用于 5000m3 以上的油罐。 单盘式浮顶的周边为环形浮船。 环形浮船由隔板将其分隔成若干互不渗透的 舱室，环形浮船中间为单盘，单盘由钢板搭接而成，与浮船之间由角钢连接。 本 次设计是 20000m3 容量的油罐，因此是单盘式浮顶油罐的常规设计。
绘图部分：
11 12 13 14
20000m3 外浮顶油罐罐体图 1 张。 20000m3 外浮顶油罐盘梯图 1 张。 20000m3 外浮顶油罐附件安装图 1 张。 20000m3 外浮顶油罐三维安装视图 1 张。
-4-
第二章 总体设计方案说明
1. 油罐的直径和高度：
油罐的直径 D 和高度 H 按材料最省的油罐直径和高度计算，本设计通过查 找标准确定最佳直径，进而计算出油罐高度。
当 1.375 <
油罐及管道强度设计大作业
2 万立外浮顶油罐设计
院 姓 班 学
系：机械工程学院 名： 级： 号： 马昕昕 储101 100642 李汉勇
指导教师：
2013年6月23日
外浮顶油罐设计任务书
1、原始数据 10000m3/20000m3/30000m3/50000m3 外浮顶油罐设计 工作介质：高凝原油/高粘原油 腐蚀裕量： 1.2mm； 设计压力： 正压 2.0kPa； 负压 0.5kPa； 试验压力： 正压 2.2kPa； 负压 1.0kPa；设计温度：100℃；工作温度：70℃；计算风压：0.45kPa；地震 设计烈度：7 度。外浮顶结构自选，钢材自选。 2、说明部分 编写设计计算说明书，主要包括以下内容： （1） 概述：国内外研究进展综述，设计目的与主要内容（2000 字左右） 。 （2） 总体设计方案说明：技术路线、计算方法、系统组成与功能。 计算部分：①油罐尺寸计算：包括罐壁钢板厚度（变点法） 、油罐直径和高度等； ②罐壁强度校核（边缘应力校核）计算；③罐壁开孔补强计算；④外浮顶设计计 算及校核；⑤油罐抗风圈及加强圈设计计算；⑥外浮顶油罐盘梯设计及计算； ⑦ 罐底设计；⑧油罐抗震设计；⑨外浮顶油罐附件选型设计，等等。 3、硬件设计部分 （1）×××m 外浮顶油罐罐体图 1 张。 （2）×××m 外浮顶油罐盘梯图 1 张。 （3）×××m 外浮顶油罐附件安装图 1 张。 （4）×××m 外浮顶油罐三维安装视图 1 张。 4、主要参考文献 《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》 （GB50341-2003） 、 《油罐及管道强度设计》 （潘家华等主编） 、 《管道及储罐强度设计》 （帅健等主编） 、 《化工设备设计全书 球 罐和大型储罐》 、 《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128-90、 《钢结 构工程施工及验收规范》GBJ205-83、钢制压力容器设计 GB150-98，等等。
油罐与管道强度试题库
9. 为什么储罐壁板有最大厚度的限制：
10. 简述规范设计及其优缺点
11. 简述薄膜应力理论的适用条件
12. 为什么在压力容器设计中要考虑最小壁厚？
13. 油罐抗震加固措施有哪些？
14. 油罐基础的设计与施工必须满足以下基本要求
15. 改善地基承载力的方法有哪些？
16. 油罐罐底结构主要包括哪几个方面？其中边缘板设计又应注意哪几个方面？为什么对边
5．浮顶油罐的单盘由钢板搭接而成，排板的形式有条形和人字形两种，条形排版比人形排版 更容易错开焊缝。 6.高度危害（Ⅱ级） ：最高容许浓度 0.1～＜1.0 mg/m3 。 7．高压(H)容器 10 MPa＜p≤100 MPa。 （ × ） （√） （×）
（√） 8． 中压反应容器 （仅限易燃或毒性程度为中度危害介质， 且PV乘积大于等于 0.5MPa•m3） 9．油罐内径小于 12.5m 时，条形摊板方式；内径大于 12.5m 时，采用周边为弓形边缘板的排 板方式 。 （√）
地震影响系数最大值
设防烈度 设防地震基本加速度 amax 0.1g 0.23 7 0.15g 0.345
a max
8 0.2g 0.45 0.3g 0.675 9 0.4g 0.9
特征周期
设计组 第一组 第二组 第三组
Tg
(s)
Ⅲ 0.45 0.55 0.65 Ⅳ 0.65 0.75 0.9
场地条件 Ⅰ 0.25 0.30 0.35 Ⅱ 0.35 0.40 0.45
amax
Tg T
0.05amax Tg
0.9
α max
0.45amax
3.5Tg T2
3.5s
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℃。
钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范
钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范SYJ7-84第一章总则第1.0.1条为在钢质管道（以下简称管道）和钢质储罐（以下简称储罐）的防腐蚀工程设计中，统一技术标准，延长使用寿命，确保安全生产，以我部管道和储罐的腐蚀现状及采用的防腐蚀措施为基础，同时参考了国外有关资料，编制本规范。
第1.0.2条防腐蚀工程设计，应做到技术可靠，经济合理，因地制宜，合理选材。
并应积极稳妥地采用和推广经过鉴定的防腐蚀新技术，新材料，新结构，新工艺，以提高工程的经济效益。
第1.0.3条在进行防腐蚀工程设计时，应具体分析腐蚀的性质和状况，可采用不限于本规范规定的其它行之有效的防腐蚀措施。
第1.0.4条本规范适用于输送或储存油，气，水管道和储罐的内，外防腐蚀工程设计。
不包括含硫化氢等的酸性介质内防腐设计。
本规范不适用于海洋环境中管道和储罐的防腐蚀工程设计。
第1.0.5条防腐蚀工程的设计，除执行本规范外，尚应符合国家有关标准规范的要求。
当执行本规范有困难时，应由设计单位会同有关单位提出处理意见，报请设计审批部门批准后，方可执行。
第二章土壤和水的腐蚀性等级划分第2.0.1条一般地区的土壤腐蚀性，按土壤电阻率大小分级（见表2.0.1)；对腐蚀因素较复杂地区，可参考附录一进行分级。
在土壤类型或性质不同的过渡区域，对金属腐蚀的严重程度高于土壤实测的腐蚀等级，设计时必须有所考虑。
一般地区土壤腐蚀性分级标准表2.0.1注：表中土壤电阻率采用年最小值。
第2.0.2条水对管道和储罐内璧的腐蚀性，按年腐蚀率大小分级。
分级标准见表2.0.2。
水的腐蚀性分级标准2.0.2第三章一般规定第3.0.1条新建管道和储罐除经充分调查表明不需要防腐涂层者外，一般均应做外防腐涂层。
第3.0.2条埋地管道的外防腐涂层分为普通，加强和特加强三级。
应根据土壤的腐蚀性和环境因素确定。
在确定涂层种类和等级时，应考虑阴极保护的因素。
场、站、库内埋地管道，以及穿越铁路、公路、江河、湖泊的管道，均应采取特加强级防腐。
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。
‹# ›
• 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：
‹# ›
• 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。
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• 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。
管道与储罐强度-1地下管道
第1章地下管道•干线（长输）管道中98%是地下；•管道地下敷设的好处–施工简单、占地面积小，节省投资，容易受到保护，不影响交通和农业耕作•管道过沼泽、高地下水位和重盐碱土地区时，经技术经济比较后，可采用土堤敷设。
1-1 荷载和作用力•荷载是管道及其附件强度设计的依据。
•实际中存在多种载荷，各具不同特征，造成的材料破坏形式和机理也存在差异。
•荷载分类：–永久荷载–可变荷载–偶然荷载•设计时组合。
永久荷载（恒荷载）•输送介质的内压力；•钢管及其附件、绝缘层、保温层、结构附件等的自重；•输送介质的重量；•横向和竖向的土压力；•静水压力和水浮力；•温度应力以及静止流体由于受热膨胀而增加的力；•由于连接构件相对位移而产生的作用力。
可变荷载（活荷载）•试运行时的水重量；•附在管道上的冰雪荷载；•由于内部高落差或风、波浪、水流等外部因素产生的冲击力；•车辆荷载及行人；•清管荷载；•检修荷载。
偶然荷载•位于地震基本烈度七度及七度以上地区的管道，由地震引起的活动断层位移、沙土液化、地基滑坡施加在管道上的力；•由于振动和共振所引起的应力；•冻土或膨胀土中的膨胀压力；•沙漠中沙丘移动的影响；•地基沉降附加在管道的荷载。
1-2 环向应力•内压是影响管道强度的最主要荷载；•内压产生环向应力和轴向应力；•由环向应力（内压）确定壁厚。
ppD Dσσ环向应力hpDσδ⋅=2δσ2pDh=Barlow公式轴向应力精确解：δδππσ442pD D D p A F a ==≅=()222224d D pd d D F a -=-=πσ近似解Faσp例1-1：管道外径273mm，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系数，并比较两种计算方法的差别。
解：已知：mmD 273=mm9=δmm d 255=MPap 10=轴向应力精确值：MPa d D pd 4.6825527325510=-⨯=-=σ近似值（薄壁）：1027375.3449pD MPa s d ´===´两者的相对误差为10.8％。
管道强度计算演示文稿
s ：管材的屈服强度，P5，表1-1
第二节 地下管道强度计算
根据管道的环向应力计算壁厚，由薄壳应力公式得出：
1、液体管道直管段计算壁厚：
PD t 0 2[ ]
式中： P------管道的工作压力 D------管道的外直径
[σ]------管材许用应力，
2、气体管道直管段计算壁厚：
第一节 概述
管沟底宽度规定：当管沟深度小于等于3米时，管沟底宽度b为：
b Dg K
式中：K-------沟底加宽系时，管沟底宽度b按上式求得值再加宽0.2米。
管沟的边坡规定：根据土壤类别和土壤的物理力学性能确定。[1]P285表11-2
强度试验规定：管道在沟上或沟下焊接组装后，应进行分段试压。干线试压 管段长度10-15公里，自然高差不超过30米，以1.25倍的管道工作压力作为强 度试压压力。当管道最大操作压力大于8kgf/cm2时，应以水作为试压介质， 小于8kgf/cm2时，允许采用空气或其它气体作为试压介质。
一、管道所受轴向应力由不同情况确定： 1、直线埋土管段：完全嵌固段
1
PD
2
ET
2、靠近出土处的管截面：自由段
1 PDi 4
3、过渡管段：与自由端相距一段距离的埋土管段，管道所受轴向应力随土 壤对管道的约束程度的不同而逐渐改变，介于1、2情况之间。
石油、石油规划设计、石油工程建设、炼油技术与工 程、石油工程建设 5、 API650美国石油学会标准 6、 BS2654英国油罐规范 7、 JIS B8501日本工业标准
考核成绩评定
一、总成绩=考试成绩（90%）+平时成绩（10%） 二、考试形式：闭卷 三、试题类型：1、填空题（1*15=15分）
管道与储罐强度
中国石油大学函授生考试试卷课程管道与储罐强度教师李岩芳2013 /2014 学年第2学期班级13级油气储运姓名____________ 成绩_______一、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。
σ的关系2、为满足强度要求，罐壁下节点处的轴向应力σ与其材料屈服极限s为。
3我国在设计油罐时，一般根据原则来计算其直径和高度。
一般说来，等壁厚油罐的公称容积不超过米3。
4如果在壁厚为t的罐壁上开一直径为D的人孔，需用截面积为的金属来进行补强。
当罐壁开孔接管的直径不超过时，可不进行补强。
5、根据原则，拱顶油罐的罐顶曲率半径约为倍罐壁筒体直径。
6、我国将抗风圈一般设计在的位置上。
某地区的瞬时风速为60sm浮顶罐时，所用抗风圈的最小m/，则在该地区建10,0003截面系数为3cm。
一般说来，抗风圈与罐壁连接处上下各倍壁板厚度能与抗风圈同时工作。
7、设计浮顶罐时，浮船外径比油罐内径小毫米。
W的关系为，8、一般说来，管道的弹性截面系数W与其塑性截面系数,通常采用截面系数来进行管路跨度设计，使其满足强度要求。
9、直角弯管的柔性要比相同直径相同壁厚曲管的柔性。
10、Π型补偿器可采用或的办法来提高其补偿能力。
11、通常，管道的跨度可按管子的和两个条件来确定。
12、某水平铺设的管道其中间跨度计算值为10米，则其边跨的计算值为米；若将该管道铺设在30度斜坡上，则其中间跨的计算值为米。
13、柔性系数ij 是指 。
14、某平面管系按正常方法铺设于两固定约束端之间，在某一温差 t 下，用弹性中心法求得约束端的作用力比值为P x /P y =5,若将温差改变为2 t ，则P x /P y = 。
15、一般地，公称容积5万3m 的浮顶罐，其直径约为 m 。
二、选择，将选择项画“√”。
（20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）。
管道强度与储罐设计复习提纲
1、立式圆柱型储罐:拱顶、内浮顶、外浮顶。
单盘式浮顶，适用于大容量油罐，省钢材。
双盘式浮顶，适用于小、特大型油罐，刚度大，隔热好，排水顺畅。
内浮顶优点：有效防止风沙雨雪，减少蒸发损耗；缺点：钢板耗量大，施工要求高，维修不便，不宜大型化。
球型储罐：适用于高压气体。
低压气柜：低压气体。
2、金属油罐大型化优势：节省材料、节约投资、占地面积小、节省配件和罐区管网、便于操作管理。
3、无力矩理论：N φR 1+N θR 2=−q z 2πrN φsinφ−2πr 0N φ0sinφ0+∫2πR 1R 2φφ0sinφ(q x sinφ+q z cosφ)dφ=04、立式圆柱形储罐壁厚设计：设计温度不高于90，大于最低月平均温度加13；设计压力：负压不大于0.25kpa ，正压不超过罐顶及附件总量一般为2kpa ；设计荷载；厚度附加量：C A =C 1+C 2 C1为腐蚀余量，C2钢材允许的负偏差。
5、罐壁排版与连接：纵向焊缝和环向焊缝定点法 设计厚度试水厚度设计温度下许用应力，常温许用应力焊接头系数=0.9变点法：须满足 （t 为底圈板有效厚度不包括附加量）6、储罐高度和直径设计：当等壁厚储罐用钢量最小时，罐顶底用钢量之和是管壁用钢量一半。
最省材料的壁厚计算式：7、开孔补强：等面积补强方法：相同材质的钢板做补强板，补强板的有效补强面积不小于孔口的截面积。
有效补强面积范围：沿罐壁竖向，开孔中心线上下各一倍开孔直径；沿管轴向方向，壁表面内外两侧各四倍管壁厚度。
包括：管壁富于壁厚提供的面积；补强板面积；接管富于提供面积；焊接金属面积。
接管直径小于50mm 可不进行补强 8、抗风圈设计：包边角钢下1m 为顶部抗风圈。
浮顶罐设计外压中间抗风圈数量 抗风圈与管壁环焊缝不小于150mm.阶梯型变截面罐H---等壁厚罐HE 9、立式圆柱形储罐罐底设计。
排版：直径<12.5m 不设环形边缘板，>相反。
罐底边缘板伸出罐底长度C(50-100mm)。
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
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中国石油大学函授生考试试卷
课程管道与储罐强度教师李岩芳2013 /2014 学年第2学期
班级13级油气储运____________ 成绩_______
一、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与其材料屈服极限
σ的关系
s
为。
3我国在设计油罐时，一般根据原则来计算其直径和高度。
一般说来，等壁厚油罐的公称容积不超
过米3。
4如果在壁厚为t的罐壁上开一直径为D的人孔，需用截面积为的金属来进行补强。
当罐壁开孔接管的直径不超过时，可不进行补强。
5、根据原则，拱顶油罐的罐顶曲率半径约为倍罐壁筒体直径。
6、我国将抗风圈一般设计在的位置上。
某地区的瞬时风速为60s
m浮顶罐时，所用抗风圈的最小
m/，则在该地区建10,0003
截面系数为3
cm。
一般说来，抗风圈与罐壁连接处上下各倍壁板厚度能与抗风圈同时工作。
7、设计浮顶罐时，浮船外径比油罐内径小毫米。
8、一般说来，管道的弹性截面系数W与其塑性截面系数,W的关系为，通常采用截面系数来进行管路跨度设计，使其满足强度要求。
9、直角弯管的柔性要比相同直径相同壁厚曲管的柔性。
10、Π型补偿器可采用或的办法来提高其补偿能力。
11、通常，管道的跨度可按管子的和两个条件来确定。
12、某水平铺设的管道其中间跨度计算值为10米，则其边跨的计算值为米；若将该管道铺设在30度斜坡上，则其中间跨的计算值为米。
13、柔性系数ijδ是指。
14、某平面管系按正常方法铺设于两固定约束端之间，在某一温差 t下，用弹性中心法求得约束端的作用力比值为P x/P y=5,若将温差改变为2 t，则P x/P y= 。
15、一般地，公称容积5万3m的浮顶罐，其直径约为m。
二、选择，将选择项画“√”。
（20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）、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）。
（8）、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。
（9）、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）。
（10）、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。
三、简答题(4’×5=20’)
1、设计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？
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、平面管道热应力的大小与哪些因素有关？
4、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？试说明理由
5、浮顶的设计必须满足哪些要求？
四、试推导直管道壁厚的设计公式。
（10分）
五、计算（20分）
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=7.28cm2，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/m2，活载荷（包括雪载）为800 N/m2，
α，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
焊缝系数η =0.85，弹性模量E=2.1×1011Pa。
（1）验算拱顶的稳定性；
（2）包边角钢是否满足强度要求。
2、某拱顶油罐的正操作压力为200mm水柱，真空度50mm水柱，油罐壁的内直径D=14.5m，罐壁共八层，各层高度均为1.6m，上部六层壁厚都是5mm，第二圈壁板厚度6mm，底圈板厚度7mm，该罐罐壁的设计腐蚀裕量为0.5 mm，K z=1，如果不设加强圈，该罐适合在标准风速多大的地区建造？。