油罐与管道强度试题库.pdf

油罐与管道强度试题库油罐与管道强度试题库 一、一、判断题判断题 1 中度危害 （级） ： 最高容许浓度 2.010 mg/m3。 （ ） 2 易燃介质： 爆炸下限9.0%， 或爆炸下限和上限之差20%的介质。 （ ） 3 壳体厚度与其中面曲率半径R的比值小于0.1。 （ ） 4 开设椭圆形人孔时， 应将长轴放在旋转壳体的轴线方向。 （ ） 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（级） ：最高容许浓度 0.11.0 mg/m3 。 （） 7高压(H)容器 10 MPap100 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 0.5MPam3） （） 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 。 （） 10 罐底板的焊接时弓形边缘板之间、 边缘版与中幅板、 中幅板之间均需采用对接焊接。 （） 11地震烈度与震级、震源深度、震中距、土壤情况等因素有关。 （） 12双盘式浮顶的优点是隔热效果好，缺点是耗费金属较多、加工费较高、使用时的给油罐 加热保温的费用也比单盘式浮顶罐高。 （） 13 “等截面”补强方法，能将开口补强处的应力集中系数由 3 降低到 1.5。 （） 14等壁厚油罐，当油罐顶底的金属用量等于罐壁用量一半时，油罐金属用量最小。 （） 15盛装液化气体的容器，在规定的充装系数范围内，设计压力不应根据工作条件下可能达 到的最高金属温度确定。 （） 16.材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为强度。 （） 17.低压(L)容器 0.1 MPap1.6 MPa。 （） 18.薄膜应力是沿截面均匀分布的应力， 是平均应力。 （） 19.设计压力是在设计温度下用以确定容器壳体厚度的压力。 （） 20.容积在 2000m3或更小，可采用光面球壳（不加肋） ，而较大的罐则采用加肋拱顶比较经济。 （） 21.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。 （） 22.双盘式浮顶的优点是隔热效果好，缺点是耗费金属较多、加工费较高、使用时的给油罐加 热保温的费用也比单盘式浮顶罐高。 （） 23.“等截面”补强方法，能将开口补强处的应力集中系数由 3 降低到 1.5。 （） 24.等壁厚油罐，当油罐顶底的金属用量等于罐壁用量一半时，油罐金属用量最小。 （） 25.盛装液化气体的容器，在规定的充装系数范围内，设计压力不应根据工作条件下可能达到 的最高金属温度确定。 （） 26 极度危害 （ 级） ： 最高容许浓度0.1 mg/m3 。 （） 27 中压(M)容器 1.6 MPaP10.0 Mpa。 （） 28 地震烈度是地震对某一地区影响的强烈程度， 与震级是不同的概念。 （） 29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。用材料强度大的材料加工的 设备抗变形的能力强。 （） 30 单盘式外浮顶储罐单盘只需满足强度和刚度要求， 其安装高度没有要求。 （） 31. 当油罐的设计温度大于 85 时，储罐的基础应适应储罐在高温下的工作要求。 （） 32. 焊接的圆筒压力容器，其横向焊缝的强度应高于纵向焊缝的强度。 （） 33. 基础顶部采用 100mm 以上的沥青砂层。 （） 34. 采用等截面补强法对储罐的开孔进行补强后， 开口位置的应力约为开口前的 1.3 倍。 （） 35. 基础锥面坡度：一般地基为 15；软弱地基应不大于 35，基础沉降基本稳定后的锥面 角度不小于 8。 （） 36.液化天然气罐的压力一般为 0.20.6MPa。 （） 37.介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验 和管理的要求愈高。 （） 38.储罐大型化后优点众多，但也会带来事故危险性增加，储罐基础容易发生不均匀沉降等问 题，但储罐本身的安全性与储罐容积没有关系。 （） 39. 内浮顶油罐的浮顶自重由储液支撑，受力条件很好，因此便于实现大型化，10000m3的储 罐推荐采用内浮顶油罐。 （） 40. 拱顶罐受力情况好,结构简单,刚性好能承受较高的剩余压力。 （） 41. 由无力矩理论求解的壳体应力均为薄膜应力， 且属二次薄膜应力。 （） 42. 平封头一般用在常压或直径较小的高压容器上。 （） 43.各种封头中，半球形封头的应力分布最好。 （） 44. 压力容器的压力试验有液压试验和气压试验两种，通常情况下气压试验的压力高于液压 试验的压力。 （） 45. 介质的毒性程度为极度或高度危害的容器， 应在压力试验合格后进行气密性试。 （） 46. 对于常压储罐，一般操作时内压很小，正压力小于等于 180mmH2O，负压小于等于 50 mmH2O。 （） 47. 对于等壁厚油罐，当油罐顶底的金属用量等于罐壁用量一半时， 油罐金属用量最小。 （） 48. 补强的原则是补强面积应大于等于需要补强的金属面积。 （） 49. 瓜皮板一般做成偶数，对称安排，板与板之间互相搭接，搭接宽度不小于 5 倍板厚，且 不小于 25mm， 实际搭接宽度多采用 30mm。 （） 50. 单盘钢板的厚度根据强度计算的要求而定，但不得小于最小厚度。我国规定顶板厚度不 小于 4.5mm。 板与板之间的搭接宽度不应小于 5 倍板厚， 且不小于 35mm。 （） 51. 船舱顶板厚度一般不小于 4mm， 船舱底板厚度一般不小于 4.5mm。 （） 52. 内外边缘板的厚度根据强度需要而定，外边缘板一般不小于 6mm，内边缘板一般不小于 9mm。 （） 53. 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。 （） 54. 单盘安装位置的下限为Cmin，此时储液对单盘的浮力恰好与单盘的重量相平衡，单盘成水 平的。 （） 55. 浮船是一个受压圆环， 只能产生平面内失稳。 （） 56. 在罐的外壁，在迎风面上只有大约 60范围是受压的，而其他部分是吸力。 （） 57. 抗风圈腹板开洞洞口处的罐壁应用角钢加强，角钢两端伸出的长度应不小于抗风圈的最 小宽度。 （） 58.对于敞口油罐， 当抗风圈设置在由罐壁顶部以下500mm范围内时， 可不设置包边角钢。（） 59. 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。 （） 60. 二、名词解释二、名词解释 1工作压力（5 分）分） 2材料强度（5 分）分） 3储罐的小呼吸（5 分）分） 4自限性（5 分）分） 5. 无力矩理论（5 分）分） 6. 壳体中面（5 分） 7. 安全系数（5 分） 8. 最小壁厚（5 分） 9. 一次应力 10储罐的小呼吸损耗 11耦联振动周期和波面晃动周期 12.压力容器工艺设计 13. 机械设计 14. 韧性 15. 刚度 16. 最低设计温度 17. 薄膜应力 18. 弯曲应力 19. 结构不连续应力 20. 有力矩理论 21. 旋转薄壳 22.名义厚度 23. 设计压力 24. 计算压力 25. 安全系数 三、简答题三、简答题 1. 简述油罐基础沉降的类型及危害？ 2. 简述浮顶油罐浮顶设计必的四个准则。 3. 简述地震对油罐的破坏效应有哪些，简要分析破坏效应产生的原因。 4. 外浮顶罐有哪些附件，并简述各附件的功能？ 5. 用图示法表示壁厚的概念（计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度和毛 坯件厚度） ，将符号标注正确 6. 压力容器设计需满足的基本要求？ 7. 塑性、韧性好的材料的优点 8. 油罐大型化的优点 （1）节省钢材：油罐容积越大，单位容积所需的钢材量越少，投资费用越低； （2）节省投资：相同库容下建设储罐数量较少，节省施工费用； （3）占地面积小：罐与罐之间要求 0.4D 的防火间距，油罐大型化后，油罐间距占用的土地 面积大量减少，库区总面积减少； （4）便于操作管理：相同库容下，储罐大型化后，总罐数量减少，检尺、维护、保卫等工作 量大幅降低； （5）节省配件和罐区管网：相同库容下，储罐大型化后，总罐数量减少，阀门、仪表、消防、 配件的消耗大量降低； （6）便于实现自动控制：相同库容下，储罐大型化后，总罐数量减少，自动控制的投入和 难度大幅降低。 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 缘板设计要提出这几个方面的要求？ 17. 压力容器按压力分类分为哪几类？ 18. 简述浮顶油罐的浮顶应满足的四个准则中的第一个准则，并用数学表达式描述该准则， 标注公式中各个符号的含义。 19. 简述浮顶油罐的浮顶应满足的四个准则中的第二个准则，并用数学表达式描述该准则， 标注公式中各个符号的含义。 20. 什么是容器的最小壁厚？ 21. 简述浮顶油罐的浮顶应满足的四个准则中的第三个准则，并用数学表达式描述该准则， 标注公式中各个符号的含义。 四、计算题四、计算题 130000m3外浮顶油罐，内装汽油，密度1=740kg/m3，已知浮船外径D1=45.6m，D2=40.6m， 外边缘板高度b3=820mm，内边缘板高度b1=720mm，设浮舱顶底坡度相等，单盘板厚度 =5mm，舱室总数为m=20，浮船质量为 45000kg，单盘加上其一半附件质量为 55000kg， 试按单盘及两舱室同时破裂泄漏情况，校核其沉没安全性。 （20 分） 2、球形容器如图示，半径为 R，壁厚为 t，试求下述两种情况下 A、B 两点的径向和环向薄 膜应力（30 分） （1）容器仅受气体内压 P 作用。 （5 分） （2）容器充有高度为 2R-H高度的储液，同时液面上方具有气体内压P0作用，已知储液密 度为。 （15 分） （3）充液情况下容器支座处的约束反力。 （10 分） 3拱顶罐，V=30000m 3，储液比重G=0.8，H=18.2m，内径D=46.0m，罐体总质量为 485402Kg， d1=22mm，距离底板 1/3 高度处壁板厚度d3n=15mm，C=1.5mm，钢材为Q235-A，8 烈度区，处于 第二抗震设计组，类场地土，由建罐地区及设防烈度查得设计基本地面加速度为 0.3g，验 算是否符合抗震要求？（30 分） 动液系数动液系数 Fr 取值取值 D/Hw 0.6 1.0 1.33 1.5 2.0 2.5 3.0 Fr 0.869 0.782 0.71 0.663 0.542 0.45 0.381 D/Hw 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Fr 0.328 0.288 0.256 0.231 0.21 0.192 地震影响系数最大值地震影响系数最大值 amax 设防烈度 7 8 9 设防地震基本加速度 0.1g 0.15g 0.2g 0.3g 0.4g amax 0.23 0.345 0.45 0.675 0.9 特征周期特征周期 Tg (s) 设计组 场地条件 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.9 Kc、 Ks取值取值 D/Hw 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Kc/10-4 5.14 4.4 4.25 4.35 4.61 5.02 5.37 5.8 6.2 6.81 7.36 7.91 Ks 1.047 1.047 1.054 1.074 1.105 1.141 1.184 1.23 1.277 1.324 1.371 1.418 4. 一外浮顶油罐，R=30m，H=20m，罐壁由 10 层圈板组成，各层圈板厚度均为 2.0m。抗风 圈设在离上口 1.0m处， 壁板自上而下的厚度分别为l0mm、 10mm、 10mm、 12mm、 15mm、 18mm、21mm、24mm、26mm 、29mm。建罐地区基本参数：空气密度=1.25Kg/m3， 50 年一遇最大风速V=38m/s，A类地貌，求加强圈的个数，位置及尺寸。 （20 分） 风压高度变化系数风压高度变化系数Kz 离地面或海离地面或海 平面高度平面高度(M) 地面粗糙度类别地面粗糙度类别 A B C D 5 1.17 1 0.74 0.62 10 1.38 1 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 加强圈最小截面尺寸加强圈最小截面尺寸 amax 0.45amax 0.05amax Tg 3.5s max 9.0 T Tg max 9.0 2 5.3 T Tg Ts 5. 有圆筒形容器，两端为椭圆形封头，已知圆筒平均直径 D=3050mm，壁厚=50mm，工作 压力 p=5.0MPa。 6. 10 万方油罐，已定半径R=40m，高H=21.5 m，选用 16MnR材料，板高 2.0m，该材料强度 极限b=490Mpa， 材料屈服极限为s=325MPa， 每层圈板高度为 2.0m， 焊缝系数取=0.9， 若已知储液密度液=900Kg/m3，试水密度为水=1000Kg/m3，试用变点法确定试水条件下 1 至 2 层板壁厚。 （20 分） 7. 50000m3外浮顶油罐， 内装汽油， 密度1=740kg/m3， 已知浮船外径D1=59.6m， D2=53.6m， 外边缘板高度b3=900mm， 内边缘板高度b1=780mm， 设浮舱顶底坡度相等， 单盘板厚度=6mm， 舱室总数为m=30，浮船质量为 55000kg，单盘加上其一半附件质量为 65000kg，试按单盘及 两舱室同时破裂泄漏情况，校核其沉没安全性。 （20 分） 8. 有圆筒形容器，两端为椭圆形封头，已知圆筒外径 D=4070mm，壁厚=70mm，工作压 力 p=6.0MPa。 (1) 试求筒身上的经向应力和环向应力 (2) 如果椭圆形封头的 a/b 为 2， 封头厚度为 70mm， 试确定封头上最大经向应力与环向应力。 9. 内径为 60m 的浮顶油罐，高 18m，罐壁由 9 层 2m 宽的圈板组成，抗风圈设在离上口 1m 处， 壁板自上而下的厚度分别为 l0mm、 10mm、 10mm、 12mm、 14mm、 16mm、 18mm、 20mm、 23mm。建罐地区基本风压=750Pa，A 类地貌，求加强圈的个数，位置及尺寸。 （15 分） 风压高度变化系数风压高度变化系数Kz 离地面或海离地面或海 平面高度平面高度(M) 地面粗糙度类别地面粗糙度类别 A B C D 5 1.17 1 0.74 0.62 10 1.38 1 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 加强圈最小截面尺寸加强圈最小截面尺寸 10. 受自重作用的球盖，求 M 点的 、 。 （15 分） 11. 拱顶罐，V=10000m3，储液比重G=0.9，H=14.5m，内径D=30.4m，罐体总质 量为 240000Kg， 1=18mm， 距离底板 1/3 高度处壁板厚度3n=12mm， C=1.5mm， 钢材弹性模量E为 1.92105MPa，8 烈度区，处于第二抗震设计组，类场地土， 由建罐地区及设防烈度查得设计基本地面加速度为 0.2g，验算是否符合抗震要 求？（15 分） 动液系数动液系数 Fr 取值取值 D/Hw 0.6 1.0 1.33 1.5 2.0 2.5 3.0 Fr 0.869 0.782 0.71 0.663 0.542 0.45 0.381 D/Hw 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Fr 0.328 0.288 0.256 0.231 0.21 0.192 地震影响系数最大值地震影响系数最大值 amax 设防烈度 7 8 9 设防地震基本加速度 0.1g 0.15g 0.2g 0.3g 0.4g amax 0.23 0.345 0.45 0.675 0.9 特征周期特征周期 Tg (s) 设计组 场地条件 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.9 amax 0.45amax 0.05amax Tg 3.5s max 9.0 T Tg max 9.0 2 5.3 T Tg Ts Kc、 Ks取值取值 D/Hw 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Kc/10-4 5.14 4.4 4.25 4.35 4.61 5.02 5.37 5.8 6.2 6.81 7.36 7.91 Ks