油罐及管道强度设计

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 7 柔性系数是指 j 方向的单位载荷在 i 向产生的位移 ij 8 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 4 在上述各种条件下 浮顶能保持结构的完整性 不产生强度或失稳性破坏 三 计算题 1 有一敞口容器放在地面上 其中装满重度 为的液体 上下筒体壁厚皆为 t 图中尺寸已知 求离罐底 H 2 处的径向应力和环向应力 10 分 d h H D 环向应力 h t H hgD D 2 2 2 P 径向应力 t H hgD D 4 2 4 P 2 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 160MPa 油罐操作正压力 200mm 水柱 真空度 50mm 水柱 顶板自重 34kgf m2 活载荷 包括雪载 为 800Pa 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 焊缝系数 0 85 弹性模量 E 2 1 105MPa 1 验算拱顶的 30 稳定性 2 包边角钢是否满足强度要求 提示 1 验算拱顶的稳定性 2 包边角钢是否满足强度要求 2 解 1 m kgf R t E vR t E 2 2 22 2 cr 1714 21 1 13 2 P m kgf Pcr 2 261420005008034 PPcrcr 故 拱顶的稳定性符合要求 2 tan2 GD F F Amin 带入数据得出 cm f cm f m f 22226 kg1600 kg 10 4 2 kg 10 4 2 故 包边角钢满足强度要求 3 设计风压可按照下式计算 P K1K2KZ 0 式中 P 设计风压 pa K1 体型系数 可取 k1 1 5 K2 转换系数 可取 k2 2 25 Kz 高度变化系数 Kz 1 0 标准风压 pa P K1K2KZ 0 1 5 2 25 1 8 27pa 临界压力 PCr 16000 HE Hei Hei hi E H 1 5 2 5 min D 5 2 i min PCr 罐壁临界压力 pa min 罐壁最薄壁板厚度 D 油罐内径 HE 当量高度 m Hei 第 i 圈罐壁板的当量高度 m Hei 第 i 圈罐壁的实际高度 m i 第 i 圈罐壁板的实际高度 Hei hi 5 2 i min 1 2 8 1 2 5 2 3 2 1 10 5 5 2 3 2 1 10 6 2 2