油罐与管道强度设计-拱顶设计解读.ppt

油罐与管道强度设计 教材 选用教材：《《油罐及管道强度设计》，潘家华 主编，石油工业出版社，1986。 参 考 书: 《管道及储罐强度设计》，帅健 《大型储罐设计》，湛卢炳 《化工容器设计》 ，王志文 教学安排 * 第一章 钢油罐设计的基本知识 4学时 第二章 轴对称回转薄壳的内力（及位移）分析 8学时 第三章 油罐尺寸选择和罐壁强度设计 6学时 第四章 立式圆柱形油罐罐顶设计 2学时 第五章 浮顶的设计 6学时 第六章 立式钢油罐的抗风设计 4学时 第七章 立式油罐罐底设计 6学时 第十章 地上管道 8学时 第十一章 地下管道 8学时 学生成绩评定方法 平时成绩（到课率及作业等）30% 期末成绩70% * §3.4 罐壁的开孔补强 一、罐壁的开孔及补强原因 罐壁的开孔类型及作用 进出油管孔； 消防管孔； 人孔； 清扫孔。 补强的原因 孔口附近会产生应力集中，削弱罐壁强度； 开孔结构在制造过程中会形成缺陷和残余应力，可能造成疲劳破坏或脆性裂口，使孔口处撕裂。 * §3.4 罐壁的开孔补强 二、罐壁的开孔补强方法 补强板的作用 增大开孔周围的壁厚，降低周围的应力。 补强的做法 补强金属应焊在孔的附近才能起到作用，一般都是将补强圈板紧贴孔口周围。 在人孔补强板横向中心线上应开一个M10（螺纹内径）的讯号孔（a. 利于焊渣和烟排除；b. 若存在焊接质量问题，试水将发生泄漏。） * §3.4 罐壁的开孔补强 三、罐壁的开孔补强准则 等截面补强 属经验设计准则，并规定：a.用与罐壁相同的钢板作补强板；b. 补强板横截面积A=D孔×壁厚=D纵向× δ OS,且A与孔口横截面积取值相等。该法偏于保守、较烦，但历史长，可靠，应用广泛。 极限分析补强 属极限设计方法，同时考虑到了结构的安定性。其基本点：壳体开孔后的屈服应力基本上等于未开孔时的屈服应力，并使开孔周围的不连续应力和一次薄膜应力迭加后总应力＜ 2σ s，该法只允许采用整体补强结构。（Ex：三通是预制管件，则可适当选取三通的主管与支管的壁厚，制成焊接三通后，不再补焊其他钢材。 * §3.4 罐壁的开孔补强 四、罐壁开孔等截面补强形式 环形板 外径为内径的两倍左右，适用于开孔直径≤DN250 mm。 多边形板 内切圆直径取为补强板内孔直径的两倍左右，适用于开孔直径＞DN250 mm。 * §3.4 罐壁的开孔补强 五、有效范围 因开孔附近应力集中的局部性，添加的补强金属只有在靠孔口局部范围内才能起到有效的补强作用，称此范围为有效范围。 有效高度：H=2d=2×纵向开孔直径 有效宽度： 内侧：B1=2.5 δS 外侧：B2=2.5 δp+a 式中： δp—接管的壁厚； δs—开孔处的壁厚；a—补强板厚度，一般与罐壁厚相同。 * §3.4 罐壁的开孔补强 六、等截面补强的金属面积的计算 需要补强的金属面积A：A=d δOS 式中： δOS—开孔处罐壁的计算厚度；d—开孔直径。 罐壁δS ＞ δOS的部分可作补强的截面积A1： A1=d（ δS – δOS） 式中： δS—开孔处罐壁的实际厚度。 * §3.4 罐壁的开孔补强 六、等截面补强的金属面积的计算 接管δsp＞ δop的部分可作补强的截面积A2： A2=2B（ δP – δOP） 式中： B—补强区域的有效宽度，即：min(B1, B2) 。 补强板的金属面积A3 若A1+A2≥A，则不需补强；反之，则需要补强，补强面积为： A3=A-(A1+A2) 因为 补强板厚度通常采用与罐壁相同的厚度 所以 根据上式可确定补强板的几何尺寸 * §3.4 罐壁的开孔补强 七、罐壁开孔补强圈板标准系列 罐壁各种公称直径的开口接管及补强圈板规格可按表3-10及GB50341-2003选用。 表中D外指环形补强板的外径或多边形补强板的内切圆直径，D内指补强圈开孔直径。当罐壁开孔接管直径不超过DN50时，可不进行补强。 第四章 立式圆柱形油罐罐顶设计 一、拱顶结构及主要几何尺寸 二、计算荷载的确定 三、包边角钢的校核 四、球壳的设计 * 拱顶结构 拱顶组成 中心盖板和瓜皮（扇形）板组成，形状近似球面。 拱顶各部分的连接 瓜皮板块数一般取为偶数，对称安排。板与板之间可对接或相互搭接，实际搭接宽度≮5倍板厚且≮25 mm，一般搭接宽度多采用40 mm。搭接的瓜皮板在外侧采用连续焊，内侧采用间断焊。 中心盖板搭在瓜皮板上，搭接宽度一般取50 mm。 * 拱顶结构 * 拱顶的特点 拱顶部分存在油气空间； 能承受较高的内压，一般为2 kPa，最大可达到10 kPa（当阀阻塞时）；