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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。

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

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γ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：σh=

径向应力：δ=

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[σ]=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η=0.85，弹性模量E=2.1×105MPa。（1）验算拱顶的稳定性；（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）

故，拱顶的稳定性符合要求

带入数据得出：

故，包边角钢满足强度要求。

3.设计风压可按照下式计算

P=K1K2KZω0

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

ω0标准风压，pa

P=K1K2KZω0

=1.5×2.25×1×8

=27pa

临界压力

PCr=16000HE=∑HeiHei=hi

PCr罐壁临界压力，pa

δmin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

δi—第i圈罐壁板的实际高度

Hei=hi

=1.2×（×8+1.2×

=2.228×10-6m

PCr=16000

=16000×

=25pa

PCr＜P

该罐在风压的作用下不稳定。