1、油气管线安装工专业知识油气管线安装工专业知识o第一章第一章 管道常用计算知识管道常用计算知识o书中初、中、高级工中，书中初、中、高级工中，管道常用计算知识已基本概括，管道常用计算知识已基本概括，为了系为了系统与连贯，我把这些常用计算统编在一起，起到承前启后，复习统与连贯，我把这些常用计算统编在一起，起到承前启后，复习熟练各种常用计算的计算内容，以便更好地理解工作中遇到的相熟练各种常用计算的计算内容，以便更好地理解工作中遇到的相关知识。关知识。.精品课件.1第一节第一节 管子质量的计算管子质量的计算一、管子质量的计算一、管子质量的计算 理论计算公式：（上册理论计算公式：（上册171171页）页）
2、o G=LG=L（D-D-）单位：千单位：千kgkgo 式中式中 G G管子质量，千管子质量，千kgkg；o L L管长，管长，m m；o D D管外径，管外径，m m；o 壁厚，壁厚，m m；o 管材密度，钢管管材密度，钢管=7.85=7.8510103 3kg/mkg/m3 3o 铸铁铸铁=7.24=7.2410103 3kg/mkg/m3 3.精品课件.2 o若把所有长度单位用若把所有长度单位用dmdm（分米）表示，（分米）表示，用用kg/dmkg/dm3 3,则则G G的单位就是的单位就是kgkg。o二、经验公式二、经验公式 G=0.2466G=0.2466（D-D-）.L.L kg
3、kgo式中式中G G、D D、L L含义同上；含义同上；D D、的单位用习惯表示的的单位用习惯表示的mmmm，L L的单位的单位用习惯表示的用习惯表示的m m，则，则G G的单位是的单位是kgkg。若全部单位（长度）都用。若全部单位（长度）都用dmdm，系，系数改用数改用24.6624.66，则，则G G的单位也是的单位也是kgkg。.精品课件.3 o本公式只适用于钢管。若是铸铁管系数为本公式只适用于钢管。若是铸铁管系数为0.022750.02275，铜管改为，铜管改为0.027960.02796，铝管改为，铝管改为0.008480.00848，。所谓经验公式只不过是把密度。所谓经验公式只不过
4、是把密度和和的积算出来，再把长度单位改成与的积算出来，再把长度单位改成与kgkg相适的相适的dmdm或习惯表示法。或习惯表示法。（这类公式不提倡）。（这类公式不提倡）。o例：求例：求2192191010无缝钢管无缝钢管20m20m的质量。的质量。o解：已知解：已知L=10m =0.01m =7.85L=10m =0.01m =7.85千千kg/mkg/m3 3 D=0.219m D=0.219m.精品课件.4 o将已知条件代入公式理论公式：将已知条件代入公式理论公式：oG=20G=203.143.14（0.219-0.010.219-0.01）0.010.017.85=1.03033=1.03
5、7.85=1.03033=1.03千千kgkgo经验公式：经验公式：G=200G=2000.024660.02466（2.19-0.12.19-0.1）0.1=1.030.1=1.03千千kgkgo答：所求钢管的质量为答：所求钢管的质量为1.031.03千千kgkg。o若把系数改为若把系数改为24.6624.66，则，则G G的单位亦为的单位亦为kgkg，上边例题答案，上边例题答案1030kg1030kg。.精品课件.5 o三、查表计算：有关手册和所有管工教材附表都有钢管规格表，各三、查表计算：有关手册和所有管工教材附表都有钢管规格表，各种规格每米质量（原称重量）都在表中列出。种规格每米质量（
6、原称重量）都在表中列出。oG=L.G=L.每米质量每米质量 oL L管长，管长，m m。o例如例如1000m1000m公称直径公称直径40mm40mm的加厚管的质量是多少？的加厚管的质量是多少？o查表知该规格管壁厚查表知该规格管壁厚4.254.25、每米、每米4.58kg4.58kg，那么总质量为：，那么总质量为：4.584.581000=4580kg=4.581000=4580kg=4.58吨。（未计接头焊道高处质量）吨。（未计接头焊道高处质量）.精品课件.6第二节第二节 管内流量计算管内流量计算o一、体积流量一、体积流量oQ=V.A mQ=V.A m3 3/s/s（平均流速（平均流速v,m
7、/sv,m/s，过流断面面积，过流断面面积A A，m m2 2）o二、质量流量二、质量流量(上册上册171171页）页）oQ=.v.A.tQ=.v.A.t kg/s kg/s 或千或千kg/skg/so（为流体密度千为流体密度千kg/mkg/m3 3，有时用，有时用kg/dmkg/dm3 3，v v和和A A同上。）同上。）o注意：在注意：在Q Q用用kg/skg/s时，一定采用时，一定采用dmdm计计v v和和A A，这样不易出错，一般情况，这样不易出错，一般情况采用采用10103 3kg/skg/s（千（千kg/skg/s），即所有长度单位取），即所有长度单位取m m。.精品课件.7 o关
8、于两种流量的使用，关于两种流量的使用，多使用体积流量多使用体积流量，因为管道尺寸固定，比较，因为管道尺寸固定，比较容易与尺寸相联系。在容易与尺寸相联系。在化工计算时多采用质量流量。化工计算时多采用质量流量。除了冷水在计除了冷水在计算流量时两种数值一样，其他流体都不一致。因为水的密度是算流量时两种数值一样，其他流体都不一致。因为水的密度是1 1。.精品课件.8 o管径计算公式：管径计算公式：（上册（上册171171页）页）o例：设某管线每天输油量为例：设某管线每天输油量为6190t6190t，输送油的密度为，输送油的密度为 流速为流速为1.5/s1.5/s，求该管线内径？，求该管线内径？oD=0
9、.26m=260mmD=0.26m=260mmo答：根据内径答：根据内径260260可选可选2732736.56.5的无缝钢管。的无缝钢管。od d 管道内径管道内径m m；oQ Q 输油量；输油量；op p 管内介质密度，管内介质密度，Kg/mKg/moV V 管内流速，管内流速，m/sm/st4G864009.05.114.361904t4G333m/Kg109.0.精品课件.9第四节第四节 管子热膨胀计算管子热膨胀计算o由于管线的安装温度多数不一致，若温差较大，则因温度变化引由于管线的安装温度多数不一致，若温差较大，则因温度变化引起的胀缩量会导致其他变形和内应力，还会涉及支承和安全问题，
10、起的胀缩量会导致其他变形和内应力，还会涉及支承和安全问题，因此如何准确的计算胀缩量、去考虑支承形式问题、选择补偿方因此如何准确的计算胀缩量、去考虑支承形式问题、选择补偿方式和补偿条件等是管工应掌握的基础知识。式和补偿条件等是管工应掌握的基础知识。.精品课件.10 o膨胀量计算公式膨胀量计算公式（上册172页）oL=.L.tL=.L.to式中 L膨胀量，m；o管子材料的线膨胀系数，或直接取1/。o钢1.210-5，（0.012mm即每度1道）铜1.6510-5，铝2.410-5。ot工作温度与安装温度之差，。.精品课件.11 o例例4 4某段某段2Km2Km供暖管线，施工温度供暖管线，施工温度2
11、020。最高工作温度。最高工作温度6060，试求热，试求热膨胀量。膨胀量。o解：已知解：已知t t2 2=60=60 t t1 1=20 t=60-20=70=20 t=60-20=70oL=2000mL=2000m，供热管一般为钢管，供热管一般为钢管=1.2=1.21010-5-5/o把数据带入把数据带入oL=.L.tL=.L.to =1.2 =1.21010-5-520002000（60-2060-20）=0.96=0.96（m m）o答：这段管的总膨胀量为答：这段管的总膨胀量为0.96m.0.96m.精品课件.12第五节第五节 线自然补偿（线自然补偿（L L型）的计算型）的计算o在管道安
12、装时，必须考虑热应力过高带来的危害。如果限制因温差导在管道安装时，必须考虑热应力过高带来的危害。如果限制因温差导致的变形量，则管子本身会产生巨大的内应力，这种应第五节致的变形量，则管子本身会产生巨大的内应力，这种应第五节 线自线自然补偿（然补偿（L L型）的计算型）的计算o力称热应力，它会与内部流体压力一起联合作用加大管子的破坏和支力称热应力，它会与内部流体压力一起联合作用加大管子的破坏和支承的破坏。因此必须采取应对措施，这些措施包括采用活动管托，管承的破坏。因此必须采取应对措施，这些措施包括采用活动管托，管夹、采用热补偿。热补偿又分自然补偿和补偿器补偿。所谓自然补偿夹、采用热补偿。热补偿又分
13、自然补偿和补偿器补偿。所谓自然补偿就是利用管线某一弯曲管段的弹性变形，来吸收另一管段的变形量的就是利用管线某一弯曲管段的弹性变形，来吸收另一管段的变形量的方法。其弯曲部位就称自然补偿器。利用自然补偿器补偿管线长短变方法。其弯曲部位就称自然补偿器。利用自然补偿器补偿管线长短变化，称线自然补偿。常见的自然补偿器有化，称线自然补偿。常见的自然补偿器有L L型、型、Z Z型、型、U U型及混合型，但型及混合型，但其基本型是其基本型是L L型。（见图一）。所以我们先掌握好型。（见图一）。所以我们先掌握好L L型线自然补偿的计型线自然补偿的计算。算。.精品课件.13 M M、计算公式：、计算公式：m m（
14、上册（上册172172页）页）o式中式中L L1 1短臂长，短臂长，m m；o LL长臂长臂L L2 2的伸长量的伸长量=.L=.L2 2.tmm.tmmo D D管子外径，管子外径，mm mm。o例例5 5如图所示如图所示(下篇）管线，下篇）管线，L L2 2长长500m500m，施工温度，施工温度2020，工作温度，工作温度8080，求求L L1 1的长度。解：已知的长度。解：已知L L2 2=500m D=60mm t=80-20=60=500m D=60mm t=80-20=60，oL=500L=5001.21.21010-5-560=0.36m=360mm60=0.36m=360mm
15、o将已知条件代入公式将已知条件代入公式:M:Mo答：管段答：管段L L1 1取长取长9.510m9.510m较合适。（一般不得小于计算值）较合适。（一般不得小于计算值）300DL1.1L1.精品课件.14技师专业知识o 603.5 无缝钢管.精品课件.15第六节 管道强度计算管道强度计算o管道强度计算就是对已知管道进行强度校核或根据给定材料确定管管道强度计算就是对已知管道进行强度校核或根据给定材料确定管子的壁厚。子的壁厚。o管道强度计算分别计算环向应力、温度应力、轴向应力和综合应力。管道强度计算分别计算环向应力、温度应力、轴向应力和综合应力。o一、管道环向应力。环向应力是因管内流体压力使管壁周
16、向引起的一、管道环向应力。环向应力是因管内流体压力使管壁周向引起的应力应力nn。on=n=o式中式中p p流体压力，流体压力，MPaMPa；（上；（上173173、下、下4242页页od d管子内径，管子内径，mmmm；o管子壁厚，管子壁厚，mmmm；2pd.精品课件.16 o例例6 6某管线管子规格为某管线管子规格为3773777 7，设计压力为，设计压力为4.8 MPa4.8 MPa，求环向应力。，求环向应力。o解：已知解：已知p=4.8 MPa d=377-2p=4.8 MPa d=377-27=363mm =7mm7=363mm =7mmo把已知条件代入公式把已知条件代入公式 n=12
17、4.46MPan=124.46MPao答：所求管线的环向应力为答：所求管线的环向应力为124.46MPa124.46MPa。723638.4.精品课件.17管线轴向应力的计算o管线轴向应力计算公式：管线轴向应力计算公式：o 管线的轴向应力（正值为拉应力，负值为压应力），管线的轴向应力（正值为拉应力，负值为压应力），MPa;oE 钢材的弹性模量：钢材的弹性模量：oa钢材的线性膨胀系数：钢材的线性膨胀系数：，o 管线安装温度，管线安装温度，o 管线工作温度，管线工作温度，o 管线环向应力，管线环向应力，MPa;o 泊松比，取泊松比，取0.3.n10a)tEa(t;MPa1006.25，5102.1
18、0t1tann.精品课件.18温度应力计算温度应力计算o二、温度应力二、温度应力tt。温度应力就是因热胀冷缩，而管又固定死不能伸。温度应力就是因热胀冷缩，而管又固定死不能伸缩，使管子内部产生的压或拉应力缩，使管子内部产生的压或拉应力t,t,单位单位MPaMPa。ot=.E.t t=.E.t o式中：式中：o管材的线膨胀系数。钢取管材的线膨胀系数。钢取1.21.21010-5-5/；oE E管材的弹性系数，钢的管材的弹性系数，钢的E E为为2.062.0610105 5MPaMPa；ott工作温度工作温度t t2 2 与施工温度与施工温度t t1 1之差，之差，。.精品课件.19 例例7 7某油
19、罐出油管为某油罐出油管为1591594.54.5，材料，材料Q235Q235，操作温度，操作温度6868，施工温度，施工温度1818，当管线在罐前当管线在罐前11处被固定时，求管线的温度应力及对罐的推力。处被固定时，求管线的温度应力及对罐的推力。o解：已知解：已知t t2 2=68=68，t t1 1=18=18，oD D外外=159mm=159mm，d d内内=150mm=150mm，E=2.06E=2.0610105 5MPaMPa；o将已知条件代入公式：将已知条件代入公式：t=68-18=50 t=68-18=50 o A=2180mm A=2180mm2 2ot=.E.tt=.E.to
20、=1.2=1.21010-5-52.062.0610105 550=123.6MPa50=123.6MPao对罐的推力对罐的推力F=t.A=123.6F=t.A=123.62180=269448N=269.45KN2180=269448N=269.45KNo答：管的温度应力为答：管的温度应力为123.6MPa123.6MPa，管对罐的推力，管对罐的推力F F为为269.45KN269.45KN。)(422dD.精品课件.20 o三、管的轴向应力三、管的轴向应力aa（下册（下册4343页）。管的轴向应力是管的温度应力和页）。管的轴向应力是管的温度应力和环向应力对轴向应力的影响之和，（对研究对象，
21、拉为正，压为负。）环向应力对轴向应力的影响之和，（对研究对象，拉为正，压为负。）温度应力是热胀为负（压），冷缩为正（拉），环向应力影响是正温度应力是热胀为负（压），冷缩为正（拉），环向应力影响是正（拉），因为流体压力使管外胀，管有变短的倾向。（拉），因为流体压力使管外胀，管有变短的倾向。oa=.E.t+.n a=.E.t+.n 式中式中泊松比（横向变形系数）取泊松比（横向变形系数）取0.30.3ott必须取必须取t t1 1-t-t2 2。o说明：说明：tt是施工温度减工作温度，保留差的正负号。是施工温度减工作温度，保留差的正负号。以定前项是拉还以定前项是拉还是压。即前项正，轴向力的温度应力为
22、拉应力，也就是工作温度低于是压。即前项正，轴向力的温度应力为拉应力，也就是工作温度低于施工温度。施工温度。.精品课件.21四、管道应力核算o由于管子受力情况复杂，其主要破坏应力为环向应力和轴向应力，其由于管子受力情况复杂，其主要破坏应力为环向应力和轴向应力，其破坏机理，对于塑性材料来讲，属于第三强度理论解决。破坏机理，对于塑性材料来讲，属于第三强度理论解决。o根据第三强度理论的公式根据第三强度理论的公式 =1 1-3 3相当于管子应力相当于管子应力n-a.n-a.（下（下册册4343页）页）o所以核算公式（强度条件）为：所以核算公式（强度条件）为：o=n-a=n-ao式中式中核算应力核算应力M
23、PaMPa，nn和和aa分别是环向应力和轴向应力。分别是环向应力和轴向应力。o管子的许用应力管子的许用应力=0.9s=0.9s。ss为材料的屈服强度极限。为材料的屈服强度极限。o注意：不管什么正应力，拉都为正，压都为负。注意：不管什么正应力，拉都为正，压都为负。.精品课件.22 o例例8 8某管线需用某管线需用60604 4的管子，施工时的温度为的管子，施工时的温度为1212，工作温度，工作温度7070，工作压力工作压力16MPa16MPa，试问选用，试问选用Q235AFQ235AF材质管能否满足强度。（材质管能否满足强度。（Q235AFQ235AF的的s=235 MPas=235 MPa）o
24、解：已知解：已知t t2 2=70 t=70 t1 1=12 P=16MPa d=60-2=12 P=16MPa d=60-24=5.2cm =4 cm4=5.2cm =4 cmo先求先求n=104 MPan=104 MPao再求再求a=Ea=E（t t1 1-t-t2 2）+n+no=2.06=2.0610105 51.21.21010-5-5（12-7012-70）+104+1040.3=-143.4+31.2=-112.2 0.3=-143.4+31.2=-112.2 MPaMPao代入计算公式代入计算公式o=n-a=n-a=104-=104-（-112.2-112.2）=216.2 M
25、Pa=216.2 MPao因因=0.9s=235=0.9s=2350.9=211.5 MPa0.9=211.5 MPao即即 o答该管从理论上不能满足强度。答该管从理论上不能满足强度。2pd425216.精品课件.23五、管道壁厚的计算五、管道壁厚的计算o求管壁厚，考虑到各种受力情况，通过比较简化的实用计算式进行计算。求管壁厚，考虑到各种受力情况，通过比较简化的实用计算式进行计算。o mm mm o式中式中 P P工作压力工作压力MPaMPa；o D D管子外径，管子外径，mmmm；o 管子的许用应力管子的许用应力=F.s.=F.s.o F F为设计常数：野外取为设计常数：野外取0.720.7
26、2；站厂内取；站厂内取0.60.6，输气管线站厂外取，输气管线站厂外取0.60.6，厂站内取，厂站内取0.50.5，o 为焊缝系数：无缝管取为焊缝系数：无缝管取1.01.0，一般螺旋管取，一般螺旋管取0.90.9。o C C为腐蚀余量。对腐蚀性介质一般取为腐蚀余量。对腐蚀性介质一般取0.50.90.50.9。CPD2.精品课件.24 o例例9 9现有一批现有一批Q235Q235管材，规格为管材，规格为2732736.56.5的螺旋焊接管，试计算。的螺旋焊接管，试计算。看能否用在工作压力为看能否用在工作压力为6.4MPa6.4MPa的输油管线和输气管线上？的输油管线和输气管线上？o解：根据题给条
27、件，先求许用应力解：根据题给条件，先求许用应力=F.s.=F.s.，假设在站外，假设在站外F F油油=0.72=0.72，F F气气=0.6=0.6o油油=0.72=0.722352350.9=152.3MPa0.9=152.3MPao气气=0.6=0.62352350.9=126.9MPa0.9=126.9MPao同取同取C C为为0.50.5o则则油油=6.2mm=6.2mm，o气气=7.4mm=7.4mm，o所求所求油油=6.2mm=6.2mm管子的壁厚管子的壁厚6.5 mm6.5 mm，能用。，能用。3.15222734.69.12622734.6.精品课件.25 o气气=7.4mm=
28、7.4mm管子的壁厚管子的壁厚6.5 mm6.5 mm，不能用。，不能用。o答：这批答：这批Q235 273Q235 2736.56.5的焊管能用在压力为的焊管能用在压力为6.4MPa6.4MPa的输油管线上，的输油管线上，但不能用在但不能用在6.4MPa6.4MPa的输气管线上。的输气管线上。.精品课件.26第七节第七节 管线允许跨度的计算管线允许跨度的计算o管线的固定和支承，不管是跨沟过路，还是架空布线都涉及管线的跨管线的固定和支承，不管是跨沟过路，还是架空布线都涉及管线的跨度问题。所谓跨度计算，就是在考虑度问题。所谓跨度计算，就是在考虑1 1管重、管重、2 2介质重、介质重、3 3管外防
29、腐保温管外防腐保温材料重以及材料重以及4 4雨雪影响，甚至维护时的雨雪影响，甚至维护时的5 5人、人、6 6物重量、物重量、7 7风力、风力、8 8抗震影抗震影响等因素响等因素,计算出两支承点的最大允许距离计算出两支承点的最大允许距离L L。.精品课件.27 o公式公式 L L0 0=(=(下册下册4444页）页）o式中式中L L0 0管线允许跨度，管线允许跨度，m m；o 管材的许用应力管材的许用应力MPaMPa；（；（N/mmN/mm2 2）oW W管子的抗弯截面系数管子的抗弯截面系数cmcm3 3，oW=0.098W=0.098oD D管子外径管子外径cmcm。od d管子内径管子内径c
30、mcm。oK K0 0弯距系数，（支墩少于弯距系数，（支墩少于3 3个取个取0.1250.125；支墩大于；支墩大于7 7个取个取0.1060.106；4 4个支墩取个支墩取0.10.1；5 5个支墩取个支墩取0.1070.107；6 6个支墩取个支墩取0.105.0.105.）q q单位长度管线的重量单位长度管线的重量=管子管子重量重量+介质重量介质重量+防腐保温材料重量防腐保温材料重量+其他力等，其他力等，N/mN/m。（即单位载荷。（即单位载荷）o运用公式时注意单位：运用公式时注意单位：用用MPaMPa，D D，d d用用cmcm得得W W的单位的单位cmcm3 3，q q用用N/mN/
31、m，正，正好得好得L L0 0的单位为的单位为m m。若全部长度单位用。若全部长度单位用m m，则，则 用用10106 6PaPa也行，但在求也行，但在求q q时时应全部用应全部用m m。qkw0DdD44.精品课件.28 o例例10101141144 4的输油管线，需跨过的输油管线，需跨过8 m8 m宽的路，两个支墩位于路两宽的路，两个支墩位于路两边外，间距共边外，间距共12m12m，问管线跨过这，问管线跨过这12m12m间距，强度够否？间距，强度够否？o（已知管内介质密度（已知管内介质密度860 kg860 kg，三防结构材料为，三防结构材料为30N/m30N/m）o解：已知解：已知D=1
32、1.4 cm D=11.4 cm（0.114m0.114m）d=10.6cm d=10.6cm（0.106m0.106m）o油油=860kg/m=860kg/m3 3,钢钢=7850kg/m=7850kg/m3 3,）o则则W=W=36.7cm =36.7cm3 3（36.736.71010-6-6m m3 3）oq=q=（D-dD-d）钢钢g+g+油油g+30g+30o=3.14=3.14（0.114-0.0040.114-0.0040.0040.004785078509.8+9.8+0.1060.1062 28608609.8+309.8+30o=210.62 Nm=210.62 NmDd
33、D444.116.104.1144.精品课件.29 o取取=141 MPa=141 MPa；K K0 0=0.125=0.125o得得L L0 0=14m=14mo若若w w用用m m3 3，则，则L L0 0=14m=14mo答：该管线允许的最大跨度为答：该管线允许的最大跨度为14 m14 m，对于现有过路支墩，对于现有过路支墩12 m12 m的间距条的间距条件，强度足够。件，强度足够。.精品课件.30第八节第八节 盲板强度计算盲板强度计算o在管道施工过程中，经常遇到分段施工分别试压或预留接口等，在管道施工过程中，经常遇到分段施工分别试压或预留接口等，都涉及到盲板的选用问题，或盲法兰（法兰盖
34、）的选用问题。都涉及到盲板的选用问题，或盲法兰（法兰盖）的选用问题。（上册（上册175175页）页）o盲板的选用从强度方面考虑的主要因素是厚度盲板的选用从强度方面考虑的主要因素是厚度，其计算公式为：，其计算公式为：o式中式中D D为盲板直径（指同管内径相等的直径）为盲板直径（指同管内径相等的直径）PD4.0.精品课件.31 oP P为介质压力，即工作压力。为介质压力，即工作压力。o盲板的许用应力盲板的许用应力=0.30.6s=0.30.6so例例1111某气管某气管4264268 8，设计压力，设计压力2.5MPa2.5MPa，求盲板厚度。（取材，求盲板厚度。（取材为为Q235Q235）o解：
35、已知解：已知D=426-2D=426-28=410mm P=2.5 MPa =2358=410mm P=2.5 MPa =2350.6=141 0.6=141 MPaMPao代入代入 =0.40.4410410=21.8 mm=21.8 mmo答：可选板厚为答：可选板厚为22 mm22 mm的的Q235Q235钢板。钢板。PD4.0.精品课件.32第九节第九节 封头强度计算封头强度计算o封头是筒形设备的端头部分，凡是端头部分与筒体焊接成不可拆的称封头是筒形设备的端头部分，凡是端头部分与筒体焊接成不可拆的称为封头。而用法兰连接成可拆的称端盖，这类设备属管线的相关设备。为封头。而用法兰连接成可拆的
36、称端盖，这类设备属管线的相关设备。o常见封头的形式有：常见封头的形式有：1 1半球形、半球形、2 2椭圆形、椭圆形、3 3碟形、碟形、4 4锥形及锥形及5 5平板形。前平板形。前三种又称凸形封头。三种又称凸形封头。o半球形封头力学性能好，但制造困难，一般用于压力较高，直径较大半球形封头力学性能好，但制造困难，一般用于压力较高，直径较大的中高压容器。的中高压容器。o椭圆形封头是半椭球和一段短圆筒组成（由一块板冲压成），虽然应椭圆形封头是半椭球和一段短圆筒组成（由一块板冲压成），虽然应力情况比不上半球形，但比它易做，目前被广泛采用于中低压容器。力情况比不上半球形，但比它易做，目前被广泛采用于中低压
37、容器。o碟形封头，初看形似椭圆封头，但它的弧面不是半椭球，而是一大弧碟形封头，初看形似椭圆封头，但它的弧面不是半椭球，而是一大弧面，周边带大弯角，与园筒短节相接，制造容易，甚至可以锤打制做，面，周边带大弯角，与园筒短节相接，制造容易，甚至可以锤打制做，但应力状态不太好，近年来慢慢被椭圆封头取代。但应力状态不太好，近年来慢慢被椭圆封头取代。.精品课件.33 o锥形封头仅用于收集或卸除粘度较大的悬浮物料或固体物料的立锥形封头仅用于收集或卸除粘度较大的悬浮物料或固体物料的立式筒体容器，制做较易。式筒体容器，制做较易。o平板形封头最简单，小尺寸高中低压均适应，但材质要求高，而平板形封头最简单，小尺寸高
38、中低压均适应，但材质要求高，而且应对筒头加强。下面为几种封头的强度计算公式，即求封头板且应对筒头加强。下面为几种封头的强度计算公式，即求封头板厚的公式。（上册厚的公式。（上册175175页）页）.精品课件.34 o平板接头平板接头o （卧罐用）（卧罐用）oP P卧罐的设计压力；卧罐的设计压力；oR R封头半径；封头半径；oE E封头材料的弹性模量（弹性系数：封头材料的弹性模量（弹性系数：MpaMpa）o封头材料的许用应力封头材料的许用应力oC C封头厚度附加量封头厚度附加量o碟形封头碟形封头 o（标准型）（标准型）CEPR3275.0 CPPD5.024.1内.精品课件.35 o式中式中P P
39、、C C同上同上oD D内内塔或罐的内径，非标准应该用塔或罐的内径，非标准应该用R R弧面半径。弧面半径。o对于标准型对于标准型 R=DR=D内内o焊缝系数，一般取焊缝系数，一般取0.9.0.9.o椭圆封头椭圆封头 有关参数含义同上（标准型）有关参数含义同上（标准型）o半球形封头半球形封头 有关参数同上有关参数同上 CP5.02PD内 CPPD4内.精品课件.36 第十节第十节 法兰强度计算法兰强度计算o法兰是管线中常用的重要管件。也是压力容器的重要附件。法兰分压法兰是管线中常用的重要管件。也是压力容器的重要附件。法兰分压力容器法兰和管法兰，二者各自有标准，即使公称直径相同的，这两力容器法兰和
40、管法兰，二者各自有标准，即使公称直径相同的，这两种法兰也不能代用。因为二者的连接尺寸不同。种法兰也不能代用。因为二者的连接尺寸不同。o不管是平焊、对焊、活套还是螺纹式法兰，其强度计算均涉及两部分：不管是平焊、对焊、活套还是螺纹式法兰，其强度计算均涉及两部分：法兰厚度和法兰螺栓，直径的确定（按抗拉强度计算、螺纹内径处）。法兰厚度和法兰螺栓，直径的确定（按抗拉强度计算、螺纹内径处）。.精品课件.37 o螺栓法兰的厚度计算公式和法兰螺栓抗拉计算公式螺栓法兰的厚度计算公式和法兰螺栓抗拉计算公式o一、一、oa=a=ox=,M=x=,M=o式中式中法兰厚法兰厚oQ Q螺栓拉力（载荷）螺栓拉力（载荷）oD
41、D1 1法兰螺栓孔中心线直径法兰螺栓孔中心线直径（基圆直径）（基圆直径）oD D2 2法兰螺纹中径法兰螺纹中径 2DQax72.52DD211M12DD.精品课件.38 oD D法兰外径法兰外径o法兰材料许用应力法兰材料许用应力o二、螺栓直径（内径）计算式二、螺栓直径（内径）计算式od=d=o式中式中 Q Q螺栓载荷（拉力）螺栓载荷（拉力）o螺栓材料许用应力。螺栓材料许用应力。o求出螺栓内径后，再查表确定螺栓规格，再定法兰螺孔直径。求出螺栓内径后，再查表确定螺栓规格，再定法兰螺孔直径。拉Q2.5.精品课件.39 o 第十一节第十一节 弯头强度计算弯头强度计算o由于施工过程中，碰到许多管线拐弯处
42、，过去靠弯管或自己采用割管由于施工过程中，碰到许多管线拐弯处，过去靠弯管或自己采用割管焊制弯头（虾米弯），工作量比较大。现在由于成品弯头的大量采用，焊制弯头（虾米弯），工作量比较大。现在由于成品弯头的大量采用，减少了工作量，提高了质量。至于弯头的选用，主要依据强度条件，减少了工作量，提高了质量。至于弯头的选用，主要依据强度条件，即根据强度条件求壁厚。确定壁厚的基本方法是计算，但施工人员一即根据强度条件求壁厚。确定壁厚的基本方法是计算，但施工人员一般不进行计算。下面介绍几种选用方法：般不进行计算。下面介绍几种选用方法：.精品课件.40 o一、基本计算法（很少用）一、基本计算法（很少用）o式中式中
43、壁厚，壁厚，mmmm；o D D弯头外径，弯头外径，mmmm；oR R弯头的曲率半径，弯头的曲率半径，mmmm；oP P工作压力，工作压力，MPaMPao二、配套法选用：首先满足公称尺寸相同，其次材质相同或略高，壁二、配套法选用：首先满足公称尺寸相同，其次材质相同或略高，壁厚相同或略厚，但尽量满足内径相同。这是保证流体是否流畅的关键。厚相同或略厚，但尽量满足内径相同。这是保证流体是否流畅的关键。如果手头有表可查，可查一下耐压等级，使弯头的耐压等级略高一些，如果手头有表可查，可查一下耐压等级，使弯头的耐压等级略高一些，如如4MPa4MPa以下的工作压力，就选耐压以下的工作压力，就选耐压4MPa4
44、MPa的弯头代用，再不降低。的弯头代用，再不降低。o因为第二种方法方便、简单，因计算或查表参选用，还要考虑具体管因为第二种方法方便、简单，因计算或查表参选用，还要考虑具体管线情况。要求严的地方，施工规范上也不允许施工人员随意去变动原线情况。要求严的地方，施工规范上也不允许施工人员随意去变动原设计用件。设计用件。262DRDRPD.精品课件.41复习思考题：复习思考题：o1 1、管工常用计算有哪些？熟悉本节例题的计算方法和过程。、管工常用计算有哪些？熟悉本节例题的计算方法和过程。o2 2、求、求2732736.56.5的无缝钢管的无缝钢管20m20m长的重量。长的重量。o3 3、某管线用、某管线
45、用4264268 8的管，设计压力的管，设计压力78MPa78MPa，求环向应力。，求环向应力。o4 4、根据输油量的吨数（质量数）、流速、选用、根据输油量的吨数（质量数）、流速、选用 公式求管径为什公式求管径为什么是错的？应该选用哪个公式？么是错的？应该选用哪个公式？o5 5、某输油管、某输油管426426设计压力为设计压力为25 MPa25 MPa，若选，若选Q235Q235的管材，试确定的管材，试确定壁厚。壁厚。o6 6、现有一条、现有一条1141144 4的输水管，需跨一条的输水管，需跨一条30m30m的河，若支墩离河的河，若支墩离河边边1m1m，问能否跨过去？（设三防材料按，问能否跨过去？（设三防材料按30N/m30N/m计）计）.精品课件.42
