油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計

StrengthDesignOfOilTanksandPipes

第十章地上管道

§10-1概述

§10-2管道壁厚計算

§10-3管道跨度計算§10-4三通強(qiáng)度計算

§10-5曲管的強(qiáng)度和柔性計算

§10-6管道熱應(yīng)力計算

§10-7常用補(bǔ)償器的設(shè)計計算

§10-8管道支架受力計算教學(xué)目標(biāo)1、了解地上管道強(qiáng)度設(shè)計的內(nèi)容；掌握管道壁厚的計算公式；理解決定管道跨度的主要因素，掌握按強(qiáng)度條件確定跨度的方法。2、理解熱應(yīng)力的基本概念和平面管系的熱應(yīng)力和彈性力計算方法。3、熟悉補(bǔ)償器的概念及作用，學(xué)會利用經(jīng)驗公式判斷常用補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力。4、了解管架類型和管架載荷計算。§10-1概述一、地上管道的強(qiáng)度設(shè)計內(nèi)容包括管道壁厚的計算、跨度計算、熱應(yīng)力計算、熱補(bǔ)償方法的選擇、管架受力計算等一系列內(nèi)容。二、管子的類型管子分無縫管和有縫管兩類，有縫管又分直縫管和螺旋管兩類。目前，我國油庫管線多用無縫鋼管，長距離油氣輸送管線多用螺旋焊縫鋼管。螺旋焊縫鋼管規(guī)格為Φ219mm~Φ720mm，壁厚為6mm~9mm，管長8m~12m，多采用A3F和16Mn。三、管道的強(qiáng)度計算

油庫管道和長輸管線的輸油溫度都不高，強(qiáng)度計算時一般采用常溫（≤150℃）的許用應(yīng)力。鋼管材料都屬塑性材料，應(yīng)按第三或第四強(qiáng)度理論進(jìn)行計算。§10-1概述第三強(qiáng)度理論第四強(qiáng)度理論§10-2管道壁厚計算一、管道的計算壁厚式中：t0——管道的計算壁厚；p——管道的工作壓力；D——管道的外直徑；一、管道的計算壁厚式中（續(xù)）：[σ]——管材許用應(yīng)力，[σ]＝（0.6～0.72）σs，根據(jù)管道所處位置的重要性決定[σ]值，重要處取較低值；

η——焊縫系數(shù)。無縫鋼管η＝1；直縫管η＝0.8；螺旋焊縫管（SY5036-83）為埋弧雙面焊時η＝0.9，為埋弧單面焊時η＝0.7。美國API標(biāo)準(zhǔn)5LS、5LX鋼管，η＝1。說明：1、管道壁厚是根據(jù)圓周方向（環(huán)向）應(yīng)力來決定的；2、該公式的前提條件：認(rèn)為管子不封閉，管內(nèi)壁受內(nèi)壓p；3、該公式中的D采用的是管道的外直徑，這是出于方便和安全的考慮。一、管道的計算壁厚§10-2管道壁厚計算二、管道壁厚式中：C——壁厚附加量。（10-2）說明：

1、壁厚附加量C僅取腐蝕裕量一項。當(dāng)輸送腐蝕介質(zhì)的管道采用內(nèi)防腐措施時，壁厚就不要再加腐蝕裕量了。

2、根據(jù)式（10-2）求得的管道壁厚還應(yīng)向上圓整至公稱壁厚。§10-2管道壁厚計算

3、管道不僅有環(huán)向應(yīng)力，還存在軸向應(yīng)力。根據(jù)環(huán)向應(yīng)力決定管道壁厚后，還應(yīng)根據(jù)環(huán)向和軸向的綜合應(yīng)力對壁厚進(jìn)行校核?！?0-3管道跨度計算一、管道跨度計算原則管道每隔一定的距離采用管架、吊架、托架來支撐，兩支撐之間的距離即為管道跨度。

L太小，會使管架布置過密，投資費用增加，因而不經(jīng)濟(jì)。L太大，會使管架變形和受力過大，將影響管道正常工作，因此管道跨度的計算是在確保管道安全和正常運行的前提下，盡可能地擴(kuò)大L。二、決定管道跨度的主要因素管材的強(qiáng)度、管子截面剛度、外載荷的大小、管道敷設(shè)的坡度以及管道允許的最大撓度。三、計算管道跨度的方法按管子的強(qiáng)度和剛度兩個條件來確定，石油儲運管道主要按強(qiáng)度條件確定?！?0-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算管道分析計算簡圖§10-3管道跨度計算矩形梁中的彎曲應(yīng)力分布§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算管道跨度示意圖管道邊跨中跨示意圖§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算管道撓曲示意圖§10-3管道跨度計算§10-3管道跨度計算邊跨跨度計算§10-3管道跨度計算§10-3