管道与储罐强度-1地下管道-帅健
管道及储罐强度设计题库之欧阳科创编
管道及储罐强度设计（第二次）改动的地方:简答题第三题，计算题第一题，计算题第十一题名词解释1.工作压力在正常操作条件下，容器可能达到的最高压力2．材料强度是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。
屈服点和抗拉强度是钢材常用的强度判据。
3．储罐的小呼吸罐内储液(油品)在没有收、发作业静止储存情况下，随着环境气温、压力在一天内昼夜周期变化，罐内气相温度、储液(油品)的蒸发速度、蒸气(油气)浓度和蒸气压力也随着变化，这种排出或通过呼吸阀储液蒸气(油气)和吸入空气的过程叫做储罐的小呼吸欧阳科创编4.自限性局部屈服或小量塑性变形就可以使变形连续条件得到局部或全部的满足，塑性变形不再继续发展并以此缓解以致完全消除产生这种应力的原因。
5．无力矩理论(薄膜理论)假定壁厚与直径相比小得多，壳壁象薄膜一样，只能承受拉(压)应力弯曲内力的影响，而不能承受弯矩和弯曲应力，或者说，忽略这样计算得到的应力，称薄膜应力。
6．壳体中面壳体厚度中点构成的曲面，中面与壳体内外表面等距离。
7．安全系数考虑到材料性能、载荷条件、设计方法、加工制造和操作等方面的不确定因素而确定的质量保证系数。
8．容器最小壁厚由刚度条件确定，且不包括腐蚀裕量的最小必须厚度。
(1)对碳素钢、低合金钢制容器：(2)对高合金钢制容器：欧阳科创编不小于2mm(3)对封头：9.一次应力一次应力:由于压力和其他机械荷载所引起与内力、内力矩平衡所产生的，法向或切向应力，随外力荷载的增加而增加。
10.储罐的小呼吸损耗罐内储液(油品)在没有收、发作业静止储存情况下，随着环境气温、压力在一天内昼夜周期变化，罐内气相温度、储液(油品)的蒸发速度、蒸气(油气)浓度和蒸气压力也随着变化，这种排出或通过呼吸阀储液蒸气(油气)和吸入空气的过程所造成的储液(油品)损耗称作储罐小呼吸损耗11耦联振动周期和波面晃动周期耦联振动周期：罐内液体和储罐结合在一起的第一振动周期。
波面晃动周期：罐内储液的晃动一次的时间12压力容器工艺设计工艺设计欧阳科创编1.根据原始参数和工艺要求选择容器形式，要求能够完成生产任务、有较好的经济效益;2.通过工艺计算确定主要尺寸。
管道及设备强度、严密性检测记录(系统试压记录)
3文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.试验方法及结果: 一、试压方法: 向管道系统内注满水，将其内空气排尽， 接通试压泵加压，使压力缓慢升高，稳压 10分钟,力降到工作压力再进行检查，无渗漏为止。
—、试压结果: 试验压力稳压10分钟，压力降至工作压力检查不渗不漏，压力不变，合格。
结论: 试验介质，压力符合设计要求；稳压时间及试验方法正确；管道无变形、管件、阀门、等无 渗漏现象，试验符合要求。
监理工程师管道与设备强度、严密性检测记录C7-44C7-44工程名称城头公司写字楼编号施工单位检测项目 检测介质 强度检测（MPa ）执行标准 序号大庆市广联建筑安装工程有限检测部位XL9-XL10 管道公司消防管道试压检测日期 工作压力（MPa ） 1.3 MPa 严密性检测（MPa ）《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》管道及设备名称 规格型号 单位2012年7月10日0.85 MPa 0.85 Mpa(DB23/712-2003) 数量 备注消防消火栓管道DN10038进行全面检查，如无渗漏，变形和压力表下降0.02 MPa 以内，即认为试压合格，然后把压（建设单位代表）： 负责人:质检员记录人施工技术管道与设备强度、严密性检测记录检测介质水工作压力（MPa）0.85 MPa试验方法及结果: 一、试压方法:向管道系统内注满水，将其内空气排尽，接通试压泵加压，使压力缓慢升高，稳压10分钟,力降到工作压力再进行检查，无渗漏为止。
—、试压结果: 试验压力稳压10分钟，压力降至工作压力检查不渗不漏，压力不变，合格。
结论: 试验介质，压力符合设计要求；稳压时间及试验方法正确；管道无变形、管件、阀门、等无渗漏现象，试验符合要求。
监理工程师管道与设备强度、严密性检测记录工程名称城头公司写字楼编号施工单位大庆市广联建筑安装工程有限公司检测部位XL17-XL18 管道公司检测项目消防管道试压检测日期2012年7月10日强度检测（MPa） 1.3 MPa 严密性检测（MPa）0.85 Mpa《黑龙江省建筑安装工程施工技术操作规程.建筑给排水及采暖工程》执行标准DB23/T712-2003序号管道及设备名称消防消火栓管道规格型号DN100单位数量备注40进行全面检查，如无渗漏，变形和压力表下降0.02 MPa以内，即认为试压合格，然后把压（建设单位代表）：负责人: 质检员记录人施工技术检测介质水工作压力（MPa）0.85 MPa试验方法及结果: 一、试压方法:向管道系统内注满水，将其内空气排尽，接通试压泵加压，使压力缓慢升高，稳压10分钟,力降到工作压力再进行检查，无渗漏为止。
埋地管道的非平稳随机振动
埋 地 管道 的非 平稳 随机 振 动
帅 健 ，许 葵
（ 油大 学 （ 京 ） 电学 院，北 京 １２４ ） 石 北 机 ０ ２ ９
摘
要 ：将 实 际地 震地 面 运动 看 作 为非 平 稳随 机 过程 ，研 究 了埋地 管 道 的非 平 稳 随机 响应 ，考 虑地 面 运动 的相
关性 ，导 出 了轴 向和横 向振动 响应 （ 力和 位 移） 应 的相 关 函数 的解析 表 达式 ，实例 计算 了一条 埋 地管 道 非平 稳 随机
式 中 （ ｆ 平 稳 过 程 ； ｇ ｔ 是 表 征 非 平 稳 性 的 时 ）是 （ ） 间 包 络 函数 ， 由下 式表 示 【 ｕ
ｇ ｔ） （ ） ａ （ｌ ２ （１ ｔ Ｒ ｇ ｔ， ） ｇ ２ ｔ
（） ５
＝（ｇ２ （ｅｔ ） ｇ１（ 』 ｇ ） （ｔｔ ｆｆ ） ） ｔ ｉ －ｄ ｔ １ｏ Ｏ ２
维普资讯
第 １ ９卷 第 ５期
２０ ０ ２年 １ 月 ０
工 程
力
学
ＶＯ１ ９ Ｎｏ ５ ． ． １ ０ｃ ． ２ ０ ｔ ０２
ＥＣＨ Ａ ＣＳ Ⅱ Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ Ｍ［
文 章 编 号 ： １ ０ －７ ０２ ０ ）５ １０ ０ ０ ０４ ５ （０ ２０ －３ － ５
３１ 轴 向 振 动 ．
』 ， 一）（一２ ，）１２ ｊ （ ｆ ｆ ｆＲ＾ １２ｚｚ ｆ １ ２ ） １ ｆｄｄ
＝
振 动 的 基 本 方 程 为
一
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ｌｇＴ ｇｚ）（１ ２ ， １ Ｘ） ２ ｌ（ ）（ Ｑｘ， ） （ ） ２ １ ｚ Ｘ （ １
收稿 日期 ： ２０１ ２ １ ０ － —８：修 改 日期 ： ２ ０ －７１ ０ ０ １０ ．３ 作 者 简介 ： 帅健 （９ ３ ． 男 ，湖 北 黄 梅 人 ． 教授 ．博 士 ，从 事 工 程 力 学和 油气 管 道 、 储 罐 强 度 的 教 学 与科 研 工 作 １６ ）
油气管道可靠性的极限状态设计方法_帅健
g ( x) = R − S
失效概率计算式为：
Pf = P( g ( x) < 0) = P(R − S < 0)
通过统计分析，可以建立 R 和 S 的分布函数。 设载荷 S 为一连续随机变量，有概率密度函数为 f S ( S ) ；阻力 R 亦为一连续随机变量，有概率密度
∞ S P f = ∫ f S (S )∫ f R (R) d R d S 0 0
确定包括选择分布形式、分布参数的估计及拟合分 布的假设检验。管道设计问题中最常用的分布函数 是：对数正态分布、正态分布、均匀分布、威布尔 分布、甘布尔分布函数等。 在管道工程的概率设计中，要考虑 ３ 组基本的 不确定性量度：①管道钢基本性能参数的不确定性 量度；②载荷的不确定性量度；③评估模式的不确 定性量度。管道的性能取决于管子的类型（无缝与 有缝焊接等） 、材料类型（不同钢级） 、制造方法和 设计规范等等。 所有的极限状态都与这些性能相关， 它们的不确定性可以通过对实验数据的统计分析得 到。 载荷取决于实际的设计情形，它的不确定性量 度一定是按情形指定的。对于特定载荷的不确定性 量度可以用标准化的形式表示为： S S XE = E ； XF = F S EC S FC 式中： S E ——环境载荷的统计量； S F ——功能载荷的统计量； S EC ——环境载荷的特征值； S FC ——功能载荷的特征值； X E ——标准化的环境载荷； X F ——标准化的功能载荷。 其中 X E 和 X F 的平均值也称为偏差。对于海洋 管道，由于海洋环境的随机不确定性性质，环境载 荷的方差比功能载荷的方差大得多。 模式的不确定性与评估的模式（例如计算管道 爆破强度的分析方程）相关，它可以通过分析试验 数据或完成高级的数值计算（例如有限元分析）得 到。模式的不确定性量度应该与特定的极限状态共 同提出。
(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。
光热电站蓄热系统熔盐储罐设计
光热电站蓄热系统熔盐储罐设计发表时间：2017-06-13T16:00:30.093Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：陈丽君[导读] 本文对光热电站储热系统熔盐罐体的设计具有一定的参考作用。
（哈尔滨汽轮机厂辅机工程公司哈尔滨 150090）摘要：介绍了光热电站蓄热系统工作原理及相应系统构成，并对50MW机组蓄热系统熔盐罐进行相应设计，包含罐顶、罐体及罐底设计。
并对罐体保温，电加热系统进行了相应设计说明。
本文对光热电站储热系统熔盐罐体的设计具有一定的参考作用。
关键词:光热电站，蓄热，熔盐储罐。
The molten salt storage tank design for heat storage system of Solar-thermal power stationsCHEN Li-jun(The Auxiliary Equipment Engineering Co.,Harbin Turbine Co.,Ltd, HarRbin 150090,China)Abstract: This paper introduces the working principle of the thermal power plant heat storage system and the corresponding system structure, and molten salt tank of 50 MW heat storage system carries on the corresponding design, include design of roof, shell and bottom, and the tank insulation, electrical heating system for the corresponding design specifications. This paper has certain reference for the molten salt storage tank’design.Key words: the solar-thermal power stations, heat storage, the molten salt storage tank1 概述1.1光热电站双罐蓄热系统介绍[1-2]储热系统主要作用，存储太阳集热场收集的过剩能量，延长日照时数以为太阳能发电厂的运行时数。
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：
基于爆破试验数据对腐蚀管道剩余强度评定方法的验证
基于爆破试验数据对腐蚀管道剩余强度评定方法的验证
帅健;张春娥;陈福来
【期刊名称】《压力容器》
【年(卷),期】2006(023)010
【摘要】为验证腐蚀管道的剩余强度评价方法,收集了63组腐蚀缺陷管道全尺寸爆破试验结果.基于这些全尺寸爆破试验数据,分别使用ASME B31G、DNV RP-
F101及PCORRC等评定方法计算管道失效压力,并用图表定量地示出各种方法的计算误差.结果表明,ASME B31G有很强的保守性,但这种方法在预测中高强度等级管道的剩余强度时也会出现不安全的评价结论.DNV RP-F101及PCORRC两种方法的差别不大,其保守性也较小,比较适用于中高强度等级的管道的剩余强度评价.但这两种方法在应用于中、低强度等级的管道时,都会产生不安全的评价结
果.PCORRC的评价结果略好于DNV-RP-F101方法.应发展中高强度等级管道的缺陷安全评定方法.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】帅健;张春娥;陈福来
【作者单位】中国石油大学,北京,102249;中国石油大学,北京,102249;中国石油大学,北京,102249
【正文语种】中文
【中图分类】TQ055.8;TQ050.2
【相关文献】
1.腐蚀管道的剩余强度评定及ANSYS二次开发 [J], 王宪;廖俊必
2.三种腐蚀管道剩余强度评定准则解析 [J], 刘甲斌;冯格;李秉昌
3.基于有限元的腐蚀管道剩余强度评定 [J], 刘甲斌;冯格
4.海底腐蚀管道剩余强度评估方法对比 [J], 马钢;白瑞
5.相互作用腐蚀管道剩余强度评价方法对比研究 [J], 崔铭伟;王媛媛;贺杰;由洋;封子艳;张月明;张书勤
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管道监测技术在河谷段管道沉降中的应用
大学化工过程机械专业 ， 究方向为压力容器及管道的可 靠性及 安 研
全工程。
第５ 期
孙健等 管道监测技术在 河谷段管道沉降 中的应用
． ９． ． ． ４
３结束语
应 用 管 道 监 测 技 术 ，使 沉 管 施 工 过 程 中 管 道
器特 性 对 数据 进 行 传 感 器 系 数 换 算 （ 把 电压 数 如 换 算成 应 变或 温 度 等 ） ，然 后 将 数 据 传 送 给 计 算 机 或 将 这 些 数据 打 印输 出 、存 入 磁 盘 。计 算 机 是 整 个 数 据 采 集 系 统 的控 制 器 ，控 制 整 个 数 据 采 集 过程 。线路布 置和 引出接 线如 图 ｌ 图２ 、 所示 。
关 键 项 目、施 工 技 术 要 点进 行 了分 析 ，并 在 实 际 运 用 的检验 项 目中取得 了较 好效 果 。
◆参考文 献 【】 Ｓ Ｒ ０ １ ０ ４ ｌＴ Ｇ ７ ０－ ０ ，压力容器定期检验规则 ［ ． ２ Ｓ 】 ［ Ｇ ８ ４—０ １ ２ Ｂ１４ ２２ ０ ，低温绝热压 力容器［】 】 Ｓ． 【】 Ｂ５ ０８２ ０ ，城镇燃气设计规 范［］ ３ Ｇ ０２ －０６ Ｓ． ［ Ｃ Ｊ１２０ ，城镇燃气设施运行 、维护和抢修安全技术规 ４ Ｊ５．０ ６ 】 程 ［】 Ｓ．
（ 接３ 页） 上 ４
２３６增 压 ＿．
在 排 液 过 程 中 ，要 提 高 或稳 定 罐 内的 压 力 ， 可 利 用 增 压 器 增 压 。增 压 压 力 的 高 低 视 实 际 需 要 而定 。 ３结 束 语 绝 热 低 温 天 然 气 储 罐 的 结构 特 点 和 技 术特 性 与传 统 的 液 化 石 油气 储 罐 相 比 ，安 装 难 度 大 ，安 装质 量关系到储罐的安全运行 ，因此安装质量监 督 检 验 至 关 重 要 。本 文 对 安 装 监 督 检 验 过 程 中的
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℃。
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）
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。
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）。
丙烷球罐设计
培黎石油工程学院课程设计课程名称储运工程设计题目550 m3丙烷球罐设计系部油气储运设计室专业油气储运工程班级2011级3班学生姓名纪亚宏学号**************指导教师徐菁张艳丽2014年 11 月 13 日附件2：（课程设计任务书）培黎石油工程学院课程设计任务书一、课程设计的内容1.设计题目：550m³丙烷球罐设计2.储罐设计包括工艺设计和机械设计两部分:(1)工艺设计:是根据化工生产任务提供的工艺条件:包括压力、温度、产量、物料性能等,通过工艺计算和生产经验确定设备的结构型式、设备总体尺寸及管口尺寸和方位。
(2)机械强度设计:是在工艺设计的基础上,进行强度、刚度和稳定性设计和校核计算, 对设备的内、外附件进行选型和结构设计计算，最后绘制设备的装配图和零部件图。
二、课程设计的要求与数据1.设计条件1)物料：丙烷2)地震设防烈度： 8度3)安装地区：兰州4)球罐建造场地：Ⅱ类，近震5)温度：35℃6)丙烷饱和蒸汽压：1.231Mpa7)丙烷密度：474 kg/m3三、课程设计应完成的工作1.目录；2.摘要；3.通过工艺计算和生产经验确定设备的结构型式；4.设备总体尺寸及管口尺寸和方位；5.在工艺设计的基础上,进行强度、刚度和稳定性设计和校核计算；6.对设备的内、外附件进行选型和结构设计计算7.绘制设备的装配图和零部件图8.总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；9.课程设计的心得体会（至少500字）；10.参考文献（不少于5篇）；11.附录。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献（1）董大勤，袁凤隐，《压力容器设计手册》化学工业出版社；（2）丁伯民、黄正林，《化工容器》，化学工业出版社出版；（3）徐英、杨一凡、朱萍，《球罐和大型储罐》，化学工业出版社；（4）帅健、丁桂杰，《管道及储罐强度设计》，石油工业出版社。
（5）TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》。
管道与储罐强度-1地下管道-帅健
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Barlow公式轴向应力精确解：近似解例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：轴向应力精确值：近似值（薄壁）： 两者的相对误差为10.8％。
管道横截面系数相对误差3.3％。
精确值：近似值：管道轴向应力和截面系数的近似值的保守性随比值D／t 增大而增大。
厚壁圆筒——某些高压管道•厚壁圆筒中有径向应力Lamei公式 •弹性力学的经典公式仅有内压环向应力的最大值在内壁例1-2：管道外径273mm，壁厚9mm，内压10Mpa，分别按薄壁和厚壁管道计算管道的环向应力，并比较两者的差别。
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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基本依据。
•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，因而环向应力是管道上最重要的应力；•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aσp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 a 4.6825527325510222222=-⨯=-=σ近似值（薄壁）：1027375.3449a pD MPa s d ´===´两者的相对误差为10.8％。
管道横截面系数相对误差3.3％。
354444107672.42732552733232mm Dd D Z ⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ππ精确值：35222109240.49225527314.32mm d D r Z ⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+==δπδπ近似值：管道轴向应力和截面系数的近似值的保守性随比值D／t 增大而增大。
厚壁圆筒——高压容器•厚壁圆筒中有径向应力ip ep Lamei公式•弹性力学的经典公式()()()2222222220i i e ih i p r r r p r r r r r r s +--=-()()()220222202202i i e i i r r r r r r r p r r r p -----=σ仅有内压环向应力的最大值在内壁⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=22022021r r r r r p i i i h σ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=22022021r r r r r p i i i r σ()()220220maxi i i h r r r r p -+=σ例1-2：管道外径273mm，壁厚9mm，内压10Mpa，分别按薄壁和厚壁管道计算管道的环向应力，并比较两者的差别。
解：已知mm D 273=mm 9=δmm r o 5.136=mm r i 5.127=MPap 10=薄壁和厚壁管道公式计算如下：两者的误差为3.3%。
10273151.7229h pDMPa t s ´===´薄壁：()()()MPar r r r p i ii h 8.1465.1275.1365.1275.136102222220220max=-+⨯=-+=σ厚壁：一般而言，如果D ／t 比值小于20，则应按厚壁管考虑1-3 许用应力与壁厚设计1、许用应力[]sK φσσ=式中[]s ——许用应力K——设计系数，按标准取值。
f——焊缝系数ss——钢管的最低屈服强度(SMYS)钢管的最低屈服强度和焊缝系数（一）钢管标准名称钢号或钢级最低屈服强度（Mpa ）焊缝系数备注《输送流体用无缝钢管》Q295295（δ>16mm 为285）1δ为钢管的公称壁厚GB/T 8163-1999Q345295（δ>16mm 为315）20245（δ>16mm 为235）《石油天然气工业输送钢管交货条件第1部分：A 级钢管》GB/T 9711.1-1997L175(A25)175(172)1L210(A)210(207)L245(B)245(241)L290(X42)290(289)L320(X46)320(317)L360(X52)360(358)L390(X56)390(386)L415(X60)415(413)L450(X65)450(448)L485(X70)485(482)L555(X80)555(551)钢管的最低屈服强度和焊缝系数（二）NB 为无缝钢管和焊接钢管用钢，QB 为无缝钢管用钢，MB 为焊接钢管用钢；带*数值为0.5%应变的应力值。
钢管标准名称钢号或钢级最低屈服强度(Mpa ）焊缝系数备注《石油天然气工业输送钢管交货条件第2部分：B 级钢管》GB/T 9711.1-1999L245NB 245~440*1B 级管的质量和试验要求高于A 级管L245MB L290NB 290~440*L290MB L360NB 360~510*L360QBL360MB L415NB 415~565*L415QB L415MB L450QB 450~570*L450MB L485QB 485~605*L485MB L555QB 555~675*L555MB2、输油管道的壁厚设计公式[]σδ2pD =式中d ——壁厚，mm 。
p ——设计压力，MPa 。
D——管道直径，mm 。
[]s ——钢管的许用应力，MPa 。
3、输气管道壁厚设计公式FtpD s ϕσδ2=式中d——壁厚，mm 。
p——设计压力，MPa 。
D ——管道直径，mm 。
ss ——钢管的许用应力，MPa 。
f——焊缝系数。
F——设计系数。
t ——温度折减系数，当温度低于120︒C时，取t =1.0。
输气管道的强度设计系数地区等级（沿管道中心线两侧各200m 范围内，任意划分成长度为2km 并能包括最大聚居户数的若干地段）•一级地区：户数在15户或以下的区段；•二级地区：户数在15户以上、100户以下的区段；•三级地区：户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区•四级地区：系指四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普通集中、交通频繁、地下设施多的地区。
地区等级强度设计系数一级地区0.72二级地区0.6三级地区0.5四级地区0.4穿越铁路、公路和及输气站内管道的强度设计系数管道及管段地区等级一二三四强度设计系数（F）有套管穿越Ⅲ、Ⅳ级公路的管道0.720.60.50.4无套管穿越Ⅲ、Ⅳ级公路的管道0.60.50.50.4有套管穿越Ⅰ、Ⅱ级公路，高速公路、铁路的管道0.60.60.50.4输气站内管道及其上、下游各200m管道，截断阀室管道及其上、下游各50m 管道（其距离从输气站和阀室边界线起算）0.50.50.50.4人群聚集场所的管道0.50.50.50.4管道跨越强度设计系数工程等级大型中型小型设计系数跨越工程分类输气输油输气输油输气输油甲类0.40.450.450.50.50.55乙类0.50.550.550.60.60.65工程等级总跨长度（m ）主跨长度（m ）大型≥300≥500中型≥100～<300≥50～<150小型<100<50管道跨越工程等级关于地区类别的说明•管道安全性的两种观点：–强度控制–距离控制•本质安全是管道对周围建筑物安全的重要保障•设计系数——降低应力水平，提高安全度•地区类别划分：国内外略有差别•试压、截断阀设置等安全管理的重要依据。
1-4 轴向应力与变形•产生轴向应力的原因：–温度变化–内压泊松效应–内压轴向作用（局部）1、热应力——两端固定管道在静不定结构中，温度变化将引起应力。
P热伸长变形协调条件()LT T L 12-=∆αEAP L L =∆()12T T EA EA LL P -=∆=α求出()12T T E AP-==ασ热应力2、泊松效应泊松效应在管道中产生拉应力Ehp σνε-=2p h pD s ns nd==轴向应力和变形的两个分量：•压力分量（拉）——泊松效应；•温度分量（通常为压）；总的轴向应变（如果可以自由伸缩）：TEht p L ∆+-=+=ασνεεε总的轴向应力（如果受到约束）：T E tpDa ∆-=ανσ2例1-3：直径762mm管道，壁厚22.2mm，内压15MPa，温度变化90℃。
管材的弹性模量E=210Gpa，泊松系数ν=0.3，线膨胀系数。
试按上述公式计算轴向应力的泊松效应分量、温度分量以及总的轴向应力。
解：泊松效应的应力分量为MPa t pDap 2.772.222762153.02=⨯⨯⨯==νσ温度应力分量MPat E at 8.22690102.11021053-=⨯⨯⨯⨯-=∆-=-ασ总的轴向应力为MPaat ap a 6.1498.2262.77-=-=+=σσσ收发球筒埋地管道出土处的应力与应变嵌固段过渡段自由段应变应力ABC D Q嵌固段嵌固段的应变为零。
()2121()()2h a CD E T T pDE T T tσνσανα=--=--。
钢材取管材的线膨胀系数，—；钢材取管材的弹性模量，—；钢材取管材的泊松系数，—管道的安装温度；—管道的运行温度；—管道壁厚；—管道外径；—内压；—轴向应力5121018.12073.0;—-⨯ανσGPa E T T t D p a 其中自由段自由段可以自由伸缩，不存在温度应力和泊松应力，只有内压引起的轴向应力。
()4a AB pD tσ=轴向应变()()()()2121124a CD h CD A T T E E pD T T E t σσεαννα=-+--⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭过渡段B 点处受土壤约束反力，近似按被动土压力计算22000452s Q H D tg φγ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭土壤内摩擦角。
—管道外径；—管道中心的覆土深度；—土壤容重；—ϕγD H s 00其中过渡段——长度与变形过渡段的长度由下式确定()()a AB a CD A fL Qσσ⎡⎤-=+⎣⎦()4a AB pD tσ=()21()2a CD pDE T T tσνα=--取泊松系数为0.3，可求得()210.22pD E T T A Qt L fα⎛⎫-+- ⎪⎝⎭=取泊松系数为0.3，可求得()210.22pD E T T A Q t L fα⎛⎫-+- ⎪⎝⎭=。