油罐与管道强度设计-地上管道

油罐及管道强度设计

StrengthDesignOfOilTanksandPipes

第十章地上管道

§10-1概述

§10-2管道壁厚计算

§10-3管道跨度计算§10-4三通强度计算

§10-5曲管的强度和柔性计算

§10-6管道热应力计算

§10-7常用补偿器的设计计算

§10-8管道支架受力计算教学目标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、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~Φ720mm，壁厚为6mm~9mm，管长8m~12m，多采用A3F和16Mn。三、管道的强度计算

油库管道和长输管线的输油温度都不高，强度计算时一般采用常温（≤150℃）的许用应力。钢管材料都属塑性材料，应按第三或第四强度理论进行计算。§10-1概述第三强度理论第四强度理论§10-2管道壁厚计算一、管道的计算壁厚式中：t0——管道的计算壁厚；p——管道的工作压力；D——管道的外直径；一、管道的计算壁厚式中（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。说明：1、管道壁厚是根据圆周方向（环向）应力来决定的；2、该公式的前提条件：认为管子不封闭，管内壁受内压p；3、该公式中的D采用的是管道的外直径，这是出于方便和安全的考虑。一、管道的计算壁厚§10-2管道壁厚计算二、管道壁厚式中：C——壁厚附加量。（10-2）说明：

1、壁厚附加量C仅取腐蚀裕量一项。当输送腐蚀介质的管道采用内防腐措施时，壁厚就不要再加腐蚀裕量了。

2、根据式（10-2）求得的管道壁厚还应向上圆整至公称壁厚。§10-2管道壁厚计算

3、管道不仅有环向应力，还存在轴向应力。根据环向应力决定管道壁厚后，还应根据环向和轴向的综合应力对壁厚进行校核。§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，尽可能地扩大L。二、决定管道跨度的主要因素管材的强度、管子截面刚度、外载荷的大小、管道敷设的坡度以及管道允许的最大挠度。三、计算管道跨度的方法按管子的强度和刚度两个条件来确定，石油储运管道主要按强度条件确定。§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算管道分析计算简图§10-3管道跨度计算矩形梁中的弯曲应力分布§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算管道跨度示意图管道边跨中跨示意图§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算管道挠曲示意图§10-3管道跨度计算§10-3管道跨度计算边跨跨度计算§10-3管道跨度计算§10-3