油罐讲义09.ppt

教学内容 第十章 地上管道 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 §10-2 管道壁厚计算 一、管道的计算壁厚 §10-3 管道跨度计算 一、管道跨度计算原则 §10-6 管道热应力计算 一、热应力的基本概念 §10-7 常用补偿器的设计计算 一、补偿器的概念及作用 §10-8 管道支架受力计算 一、管架类型 二、管道常用补偿器的类型 按补偿器形成的原因可分为两类： 1、自然补偿器：即因工艺需要在布置管道时自然形成的拐弯管段，如L形补偿器和Z形补偿器。 §10-7 常用补偿器的设计计算 2、人工补偿器：即专门设置来吸收管路热变形的弯曲管段或可伸缩装置，如П形补偿器、波纹式补偿器、填料函式补偿器等。 自然补偿器 П形补偿器 人工补偿器 波纹补偿器 填料函式补偿器 三、利用经验公式判断常用补偿器的补偿能力 当不需要计算补偿器的热应力和弹性力，只需要判断常用补偿器的补偿能力时，可用下面的经验公式来判断： §10-7 常用补偿器的设计计算 三、利用经验公式判断常用补偿器的补偿能力 式中： Dg——管子的公称直径，cm； Δ——管道在温度变化时的自由位移，等于两个固定支座间的直线热伸长量，cm； L——两个固定支座间管道的实际总长度，m； u——两个固定支座间的直线长度，m。 注意事项： 1、该公式中各参数的物理意义和单位； 2、使用该公式时不考虑弯管的影响； 3、当该公式满足时，则管道是安全的，不会因热胀而造成破坏。 三、利用经验公式判断常用补偿器的补偿能力 四、 П形补偿器在布置上的要求 П形补偿器要求对称布置，即将补偿器布置在补偿段中间，以使两臂伸缩均匀，不致弯曲，以充分发挥补偿器的补偿能力。若因地形条件限制，不能将П形补偿器布置在补偿段的中间位置上，就应在补偿器两端对称布置两个导向支座，这样就可使管道伸缩均衡，不致弯曲。 §10-7 常用补偿器的设计计算 不对称情况下П形补偿器的布置 四、 П形补偿器在布置上的要求 此刻，经验公式中的热伸长量取两个固定支座间的管线伸长量。 采用П形补偿器时，为了提高补偿能力，减小热应力，可将补偿器预先拉伸。在管路操作温度低于250℃时，预拉伸值取为热伸长量的一半。 §10-7 常用补偿器的设计计算 五、 补偿器的强度要求 管道是在内压力、外载荷和热膨胀荷载的共同作用下工作的。内压力和外荷载产生的应力是一次应力，而热膨胀荷载产生的应力是二次应力。 §10-7 常用补偿器的设计计算 五、 补偿器的强度要求 一般油库管道和长输管道的出土段都是在常温和热伸缩循环次数较低的情况下工作的，它们的热应力的许用应力是1.5倍的常温下的许用应力： [σ]r=1.5[σ] 式中：[σ]r——热胀应力许用值； [σ]——管材常温下的许用应力。 对于在高温和工作循环次数较高的某些炼厂管道，[σ]r值按下式计算： [σ]r=f（1.25[σ]c＋0.25[σ]h ） 式中： [σ]c——冷态时管材的许用应力； [σ]h——热态时管材的许用应力； f——在全部工作年限内据管线伸缩的总循环次数确定的应力降低系数，按表10-10选用。 五、 补偿器的强度要求 当综合考虑内压产生的轴向应力、自重和其它荷重产生的轴向弯曲应力和热胀应力时，[σ]r按下式计算： [σ]r=f[1.25（[σ]c＋[σ]h ）-σz] 式中： σz——由于管道内压力、自重和其它荷重，在管道上产生的纵向应力之和。 五、 补偿器的强度要求 1、按管架高度和敷设方式分为： a、高管架，高度在4.5米以上； b、中管架，高度在2到3米之间； c、低管架，高度在1.5米以下； d、管枕，沿地面敷设，将管子放在管枕上； e、墙架，在管道沿墙壁敷设时采用此方法。 北 京 石 油 化 工 学 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 油 罐 及 管 道 强 度 设 计 Strength Design Of Oil Tanks and Pipes §