管道与储罐强度
25M3埋地卧式油罐
《管道及储罐强度设计》课程设计题目25m3埋地卧式油罐图所在院（系）石油工程学院专业班级储运1007班学号201004020712学生姓名杨睿指导教师邓志安完成时间2013.07.12《油罐及管道强度设计》课程设计任务书题目25m3埋地卧式油罐图学生姓名刘丹学号200804020624 专业班级储运0806设计内容与要求一、原始数据1．适用范围及设计条件油罐用于储存工业或民用设施中常用的燃料油。
（1）设计压力常压（2）设计温度-19℃≤t≤200℃（3）设计寿命 15年（4）焊接接头系数 0.85（5）水压试验压力盛水试漏（6）腐蚀裕量 1.5mm（7）装量系数 0.9（8）介质燃料油2．设计基本参数和尺寸25m3埋地卧式油罐的基本参数尺寸见表一。
表一：25m3埋地卧式油罐基本参数和尺寸公称容积（m3）筒体主要尺寸封头壁厚（mm）壳体材料设备金属总质量（kg）直径×长度×壁厚25 2200×6400×8 8 20R 4300二、设计要求1．了解埋地卧式油罐的基本结构和局部构件；2．根据给定油罐大小，查阅相关标准确定相应构件的规格尺寸；3．学会使用AUTOCAD制图；4．相关技术要求参考有关规范。
三、完成内容1．25m3埋地卧式油罐图纸一张(2#)；2．课程设计说明书一份。
起止时间2013 年7月01 日至2013年7月12 日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日目录1绪论 (1)1.1金属油罐设计的基本知识 (1)1.1.1 金属油罐的发展趋势 (1)1.1.2 对金属油罐的基本要求 (1)1.2金属油罐的分类 (2)1.2.1 地上钢油罐 (3)1.2.2 地下油罐 (3)1.3卧式油罐简介 (4)1.4课题意义 (4)2埋地卧式油罐课程设计说明书 (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)2.2主要设计内容 (5)2.2.1 油罐供油系统流程图 (5)2.2.2 25m3埋地卧式油罐加工制造图，基本参数和尺寸 (5)2.3安全 (6)2.4设计遵循参照的主要规范 (6)2.5设计范围 (6)2.5.1防雷电与防静电措施 (6)2.5.2防火措施 (7)2.6防腐 (7)2.7油罐接管 (7)2.8油罐容积的确定 (7)2.9其它 (8)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)3.2.3许用外压力[P] (10)3.30.1362MP A外压校核 (11)3.3.1 筒体0.1362MPa外压校核 (11)3.3.2 封头0.136193MPa外压校核 (12)3.4罐体最小容积计算 (12)3.5水压试验时的应力校核 (12)3.6筒体加强圈的设计计算 (12)3.6.1 加强圈数的确定计算 (12)3.6.2 加强圈尺寸的设计 (13)3.6.2.1 加强圈的选择 (13)3.6.2.2 计算加强全横截面积As即组合截面的惯性矩 (13)3.6.2.3由下式计算参数B： (14)3.7鞍座的选择计算 (14)3.7.1 罐体重Q1 (14)3.7.2 封头重Q2 (14)3.7.3 汽油重Q3 (14)3.7.4 附件重Q4 (15)3.8鞍座作用下筒体应力计算 (15)3.8.1 筒体轴向弯矩计算 (15)3.8.2 筒体轴向应力计算 (15)3.8.2.1 在横截面的最高点处： (16)3.8.2.2 在横截面的最低点处： (16)3.8.2.3 在支座处的轴向应力： (16)3.8.3 筒体轴向应力校核 (16)3.8.4 筒体切向应力的计算 (17)3.8.5 筒体周向应力计算 (17)3.8.5.1 周向弯矩计算 (17)3.8.5.2 周向压缩应力计算 (18)3.8.5.3 周向总应力的计算和校核 (18)3.8.6 鞍座地震载荷 (19)3.9圆筒应力的强度校核 (19)3.9.1 受力分析 (19)3.9.1.1 圆筒轴向应力的校核 (20)3.9.1.2 圆筒轴向应力的校核 (21)3.10抗浮验算 (21)参考文献 (23)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。
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。
(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
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：
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
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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s σ的关系为 。
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 /，则在该地区建10,0003m 浮顶罐时，所用抗风圈的最小截面系数为 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。
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
ij δ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，油罐
α，焊缝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
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？。