油罐及管道强度设计第1章
油罐及管道强度设计
80
裂纹率， %
73 48 33
74
60 40 20 0
0～10 10～15 15～20 20～25 25～30 30～50 球罐钢板厚度区间， mm
Ⅱ、油罐大型化带来的新课题
③钢板强度等级越高，其可焊性越低，这 要求设计者选材时注意其可焊性，同时采 取合适的焊接工艺。
可焊性：接头焊接的可能性（针对施工而 言）和使用时的可靠性（针对使用而言）。 ④随着油罐的大型化，壁厚t与直径D之比 t/D降低，油罐钢性降低，导致油罐抵抗 风荷的能力下降。
罐顶
罐顶通气孔
罐壁通气孔
密封装置 自动通气孔 单盘人孔 内浮顶 罐顶支柱
浮顶支柱
导向板
内浮顶油罐 Enclosed Floating-Roof Tanks
③内浮顶油罐
结构特点：兼有拱顶罐和浮顶罐的结构特点。
优点：a）蒸发损失大大减少；
b）空气污染很小，油品质量易保证；
c）罐顶和罐壁腐蚀小，罐寿命长；
Cone Roof Tanks
内外檩lin 罐壁
中心立柱
内立柱
外立柱
底板
④锥顶油罐
结构特点：
a）自支承式：顶为圆锥形，载荷由罐顶自 承，并且传递到罐壁。 b）桁架式：载荷由桁架承担并传递到罐壁， 为了防止因横向载荷所产生的旋转，需要 采用装入斜支承等措施。
④锥顶油罐
结构特点：
c）梁柱式：罐顶载荷由梁柱承担并传递到 罐壁。梁柱按梁的弯曲理论设计。罐顶坡 度一般为1/16。在易地震的罐区，为了防止 顶板支承构件旋转，需要采用拉杆将外围 支柱相互连接等措施。
1、油库
定义：油库即收发和储存油品的独立的或 企业附属的仓库或设施。 组成：收发油系统和储存单元。 收发油系统的 主要设备 油库 泵、阀门和管线 各类仪表
管罐结构设计复习
管道部分第一章地下管道一、概述埋地管道的敷设程序①开挖管沟②管段组焊③试压检验④管沟回填二、管道载荷及受力分析1、载荷分类永久载荷、可变载荷、偶然载荷2、薄壁环向应力和轴向应力=2??????=4??3、厚壁管道的应力分析从图中的应力分布曲线可看出，内压引起厚壁圆筒的径向应力和环向应力沿壁厚均是变化的，且两向应力的最大值均在内壁面处，而轴向应力在横截面上则为一个常数三、许用应力与壁厚设计1、管道许用应力计算公式[σ]=K φ??K ——强度设计系数Ф——焊缝系数?——钢管的最低屈服强度2、管道壁厚设计输油管道直管段壁厚设计公式输气管道直管段壁厚设计公式t——温度折减系数注:实际使用壁厚需要加上腐蚀余量3、管材选择目前用于长输管道的钢管主要有无缝钢管和焊缝钢管两种。
(焊缝钢管是发展的主要趋势)焊缝钢管主要有直缝埋弧焊钢管和螺旋缝埋弧焊钢管两大类型:直缝埋弧焊钢管与螺旋缝埋弧焊钢管相比具有焊缝短、成型精度高、残余应力小、错边量小等特点,但受力状况不如螺旋缝埋弧焊钢管好四、地下管道轴向应力与变形1、轴向应力-热应力热应力：与A、L无关，仅与管材、温度、约束条件相关。
2、环向应力的泊松效应注：注意正负号（受拉为正，受压为负）3、埋地管道不同约束情况下的应力分析三种不同的热变形：嵌固段、过渡段、自由段过渡段管道单位长度上的摩擦阻力：平衡条件：fl=???∵∴即出/入土段伸缩变形量为同样长度管段自由伸缩量的一半。
注：自由段长度较短，产生的热变形量可以由垫片等一些设施吸收，而过渡段较长，产生的热变形量则需要固定支墩来吸收。
五、固定支墩的设计计算1、作用和位置把过渡段长度缩减为0的措施。
2、固定支墩的受力平衡推力P与摩擦力f（土壤对支墩抗力T）平衡。
注：上式用于支墩和土壤无相对滑移的情况支墩抗滑移校核条件：T>KΦP3、土压力种类：注：上式用于支墩和土壤有相对滑移的情况4、支墩的倾覆校核5、地耐压校核支墩前边缘对地基的压力最大，以表示，后边缘压力最小，以???表示校核条件：六、管道弯曲应力1、简单弯曲情况下的管道弯曲应力计算（嵌固）管壁外层纤维引起的轴向拉力：2、存在相对位移时的弯曲应力计算如果管道曲率很大（>125），那么???=4??，这时弯曲管道由于内压和温差引起的轴向应力恰好与直线管道相同。
油罐及管道强度设计
油罐及管道强度设计第一篇：油罐及管道强度设计三、简述题1、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。
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。
对于油罐上部的罐壁，由于考虑到安装和使用的稳定性要求，因而有最小厚度的要求。
油罐越大，所用钢板的最小厚度就越大。
由于施工现场难以对焊缝进行热处理，为了保证较厚的钢板的焊缝质量，许限制储罐的最大壁厚。
许用最大壁厚于材质、许用最低温度、焊接水平有关。
3、浮顶罐和拱顶罐可分别采用哪些抗风措施？试说明理由。
a.为了增加关闭的刚度，除在壁板上端设包边角钢外，在距壁板上缘1m处设抗风圈，拱顶罐不设抗风圈。
b.对于大型油罐，在抗风圈下面还要设一圈或数圈加强圈，以防止抗风圈下面的罐壁失稳.7.简述定点法和变点法设计油罐壁厚的优缺点及使用范围定点法，适用于中小容量储罐，优点：计算简单方便。
变点法:考虑到关闭相邻圈板之间的相互影响，确定各圈板环向应力最大处的位置，按该位置的环向薄膜应力计算各圈板的壁厚，优点：更符合罐壁应力的实际情况，用它计算大容量储罐时，可减小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，更安全。
4、平面管道热应力的大小与哪些因素有关？5、浮顶的设计必须满足哪些要求？a对于单盘式浮顶，设计时应当做到单盘板和任意两个相邻的舱室同事破裂时浮顶不沉，对于双盘式浮顶，设计时应做到任意两个舱室同时破裂时浮顶不沉没。
b.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。
c.在正常操作条件下，半盘与储液之间不存在油气空间。
d.在以上各种条件下，浮顶能保持结构的完整性，不产生强度或失稳性破坏。
6、分别比较气压作用下曲管内外侧轴向应力和内外侧环向应力的大小。
7、试比较油罐罐壁厚度计算的两种方法。
第二篇：管道与储罐强度课程大作业管道与储罐强度课程大作业• 国内外管道与储罐事故调研及发生原因分析。
管道及储罐强度设计
1管道：用管子连接件和阀门连接而成的用于输送气体液体和带固体颗粒的流体的装置（用于给排水，供气供热，供煤气，长距离输送石油和天然气，灌溉）。
2储罐：用于存放酸，醇，气体等提炼的化学物质的装置（用于炼油厂，油田，联合站或集输站）。
3油罐：储存原油或其他石油产品的容器。
4管道的失效后果：人员伤亡，环境污染，停输给下游造成经济损失和一定的社会影响。
5油气管道的失效机理：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；结构—丧失了稳定性。
6塑性失稳：由于变形引起的截面几何尺寸的改变而导致的丧失平衡的现象。
7.断裂由于裂纹的不稳定扩展造成的8疲劳;构建在交变力下产生的破坏。
8止裂原理:止裂还是快速、持续扩展。
取决于裂纹的扩展速度V1，管内介质在管道破裂的时候的减压波的速度V2。
(v1>v2,快速扩展；v1<v2,止裂) 减压波380—440mm/s;油1500mm/s.9管道的结构失稳：a 轴向载荷-轴向失稳；b.外压-径向失稳c.弯曲-径向失稳 d.联合载荷-径向失稳.10.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。
11一般情况下管顶覆盖土厚度为1~1.2m。
热油管道管顶埋深取为 1.2m。
管道顶部距铁路轨底应不小于1.3m。
距公路路面应不小于1m。
管道应埋在略低于冰冻线处12永久荷载：施加在管道上不变的，其变化与平均值相比可以忽略不计，其变化是单调的并且趋于限值的荷载13可变载荷：施加在管道结构上由人群、物料、交通工具引起的使用或占用荷载14偶然荷载：设计使用期内偶然出现或不出现，其数值很大，可持续时间很短的荷载15环向应力产生的原因：输送介质的内压，土壤的压力16地下管道产生轴向应力的原因;温度变化和环向应力的泊松效应17管道出现温度变化的主要原因是:管道在敷设施工时的温度由外部气温决定，而在运行过程中则由输送产品的温度决定，两者之间必然存在差别，不可避免在管道运行过程中产生应力或伸缩变形18固定支墩按型式可以分：上托式和预埋式19管道发生下沉会在管道上产生两种新的应力：一是由于管道偏离原来的直线位置产生弯曲，从而产生新的弯曲应力；二是由于管道弯曲而使管道的长度有所增加而产生的拉伸应力20弯管环向应力的分布特点Φ=0或180，即在弯管的中心线处，和直管段的环向应力相等；Φ=270，即在水平弯管的内侧弧面上，σ最大；Φ=90，即在水平弯管的外弧面上，σ最小。
油库设计与管理复习 (1)
蒸发损耗发生的过程
一、影响液体蒸发速度的因素 二、气相中油蒸气的传质过程 三、油品蒸发损耗的类型 自然通风损耗 静止储存损耗（“小呼吸”损耗） 动液面损耗（“大呼吸”损耗）
3
油罐内温度的变化规律 一、罐内气体空间温度变化 二、储油罐内气体空间温度场 三、罐内气体空间温度变化与大气温度变化的关系 四、油品温度分布
2
油库分级和分区
GB50074-2014
一、油库的分级
等
级
特级 一级 二级 三级 四级 五级
总容量（m3） 1200000~3600000 100000~1200000 30000 ~ 100000 10000 ~ 30000 1000 ~ 10000 小于1000
所有储罐公称容量与桶装油品设计存放量之和，不包括零位罐、高架罐、放空罐 以及石油库自用油品储罐的容量。
汽车油罐车装卸油鹤管 灌装罐
高架罐容量的确定
泵送灌装 自流灌装
二、装卸油方法
7
桶装作业
一、油桶的种类 二、油品的灌桶方法 三、灌装安全作业 四、灌装油桶流程和灌桶间的布置 五、桶装仓库面积的确定
第三章 油库管路和泵房
第一节 油库工艺流程和管路布置 第二节 管路的水力计算 第三节 油库用管及其配件 第四节 管路强度计算 第五节 管路的敷设和试压 第六节 油库泵房的设计 第七节 输油系统工作点的确定
Vs G K
GN Vs t
第二章 油品装卸作业
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 铁路装卸油系统及其装卸方法 铁路油罐车及铁路专用线 铁路装卸油设施及其选择 水路装卸油设施及其选择 油船装卸工艺流程 公路装卸油设施、装卸油方法及其流程
第七节
桶装作业
油罐与管道强度设计 地上管道
教学目标
1、了解地上管道强度设计的内容；掌握管道 壁厚的计算公式；理解决定管道跨度的主 要因素，掌握按强度条件确定跨度的方法。
2、理解热应力的基本概念和平面管系的热应 力和弹性力计算方法。
3、熟悉补偿器的概念及作用，学会利用经验 公式判断常用补偿器的补偿能力。
4、了解管架类型和管架载荷计算。
§10-1 概述
一、管道的计算壁厚
pD
t0 ? 2?? ??
式中（续）：
[σ]—管—材许用应力， [σ＝] （0.6～0.72）σs，根 据管道所处位置的重要性决定 [σ]值，重要处取较
低值； η—— 焊缝系数。无缝钢管 η＝1；直缝管 η＝0.8；
螺旋焊缝管（ SY5036-83）为埋弧双面焊时 η＝0.9， 为埋弧单面焊时 η＝0.7。美国API 标准5LS、5LX钢 管， η ＝1。
一、地上管道的强度设计内容
? 包括管道壁厚的计算、跨度计算、热应力计算、 热补偿方法的选择、管架受力计算等一系列内容。
二、管子的类型
? 管子分无缝管和有缝管两类，有缝管又分直缝 管和螺旋管两类。目前，我国油库管线多用无缝钢 管，长距离油气输送管线多用螺旋焊缝钢管。 ?螺旋焊缝钢管规格为 Φ219mm~ Φ 720mm ，壁厚 为6mm~9mm ，管长8m~12m ，多采用 A3F和16Mn 。
§10-3 管道跨度计算
一、管道跨度计算原则
? 管道每隔一定的距离采用管架、吊架、托架 来支撑，两支撑之间的距离即为管道跨度。 ? L太小，会使管架布置过密，投资费用增加， 因而不经济。L 太大，会使管架变形和受力过大， 将影响管道正常工作，因此管道跨度的计算是 在确保管道安全和正常运行的前提下，尽按强度条件确定管道跨度
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/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。