畢業(yè)設(shè)計（論文）-熱水集水器設(shè)計（全套圖紙）

1、.沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計全套圖紙，加153893706 題 目： 熱水集水器 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 班 級： 1201 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 2016年 5月 27 日論文答辯日期： 2016年 6月 6 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書過程裝備與控制工程專業(yè)1201班學(xué)生：畢業(yè)設(shè)計題目：熱水集水器畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容：（1）根據(jù)任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計方案； （2）繪制熱水集水器主體設(shè)備CAD圖； （3）編寫熱水集水器的設(shè)計說明書；（4）對本設(shè)計的評述或?qū)τ嘘P(guān)問題的分析與討論。 畢業(yè)設(shè)計專題部分： 熱水集水器的設(shè)計起止時間：2016年3月1日2016年5月27日指導(dǎo)教師： 201

2、6年 3月 1日摘要 熱水集水器是使用范圍很廣的一種化工生產(chǎn)和換熱站流體循環(huán)設(shè)備，其中，在居民采暖系統(tǒng)中的，集水器管理著若干的支路管道，在空調(diào)水系統(tǒng)和工業(yè)水系統(tǒng)中的，同樣管理若干的支路管道，分別包括回水支路和供水支路，但其較大多位DN350-DN1500不等，用鋼板制作，屬于專業(yè)類壓力容器1。多個容器之間需要安裝壓力調(diào)節(jié)閥，且需要有自動旁通管路輔助。可見在生活生產(chǎn)和眾多領(lǐng)域中，熱水集水器都表現(xiàn)出它非同尋常的作用。在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與完善的加工工藝流程下，所制作出的熱水集水器更能保證工業(yè)的安全生產(chǎn)和生活上的舒適便捷。所以熱水集水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝創(chuàng)新優(yōu)化就尤為重要。 本設(shè)計任務(wù)主要是根據(jù)生產(chǎn)加

3、工要求，設(shè)計制作臥式熱水集水器。臥式熱水集水器的優(yōu)點是制作流程簡單，安裝方便，安全系數(shù)高。本次熱水集水器的設(shè)計主要是在壓力為0.2MPa，介質(zhì)溫度為80，筒體內(nèi)直徑 Di為500mm，筒體長度L為1500mm的條件下罐體材料的選擇，工藝流程的規(guī)范，封頭形式的確定以及各部位的強(qiáng)度計算和整體應(yīng)力校核（結(jié)構(gòu)設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)件可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計條件直接選??；非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計完結(jié)構(gòu)后必須進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力校核） 在次設(shè)計中明確了各種管材的形式及其國家規(guī)定的應(yīng)用范圍，重點闡述了熱水集水器的設(shè)計理念、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在罐體材料選擇方面，對多種鋼材的性能進(jìn)行了多角度的對比。選擇出的板材既符合了質(zhì)量技術(shù)要求又節(jié)約了生產(chǎn)成

4、本。關(guān)鍵字： 熱水集水器； 結(jié)構(gòu)設(shè)計； 強(qiáng)度計算； 應(yīng)力校核 Abstract Catchment water heater is using a wide range of chemical industry production and heat exchange station fluid circulation devices. Among them, in residents of heating system, water collector manages a number of branch pipe and in air conditioning water system a

5、nd industrial water system, management of the same number of branch pipeline, respectively include a backwater branch and water supply branch, but the large number of DN350-DN1500 ranging, the use made of steel plate, which belongs to the professional class pressure vessel. A plurality of containers

6、 between the need to install a pressure regulating valve, and the need to automatically bypass pipeline auxiliary2. Visible in the production and life in many fields, hot water collector showed its extraordinary role in reasonable Structure design and perfect processing flow, produced by the hot wat

7、er collector more assurance of industrial safety in production and the life convenient and comfortable3. So the catchment water heater structure design and process optimization and innovation is particularly important. The design task is mainly according to the requirements of production and process

8、ing, design and production of horizontal catchment water heater. Advantages of horizontal catchment water heater is making process is simple, the installation is convenient, high safety coefficient. The hot water collector design is mainly in the pressure of 0.2MPa, medium temperature of 80 DEG C, t

9、he cylinder diameter Di is 500mm, the cylinder length L for the choice of the material of tank under conditions of 1500mm, process specification, forms of head and various parts of the strength calculation and overall should be checking (structure design of standard parts can be according to the nat

10、ional standard of the design according to the direct selection; non standard parts to complete the design After the structure must be carried out the corresponding stress check. Made clear the scope of application of various pipes form and the provisions of the state in the design, focusing on the c

11、atchment water heater design philosophy, design standard. In the tank material selection, the performance of a variety of steel products are multi angle comparison. The selected sheet is in line with the quality and technical requirements and save the production cost.Keywords: Hot water collector; S

12、tructural design; Strength calculation; Stress check目 錄 第一章 綜述 1 1.1 熱水集水器概述 1 1.2 熱水集水器及附件設(shè)計 1 1.2.1 熱水集水器的進(jìn)出水口 1 1.2.2 在熱水集水器之前的供水連接管道 1 1.2.3 熱水集水器的旁通管 2 1.2.4 熱水集水器排氣閥 2 1.3 熱水集水器的種類 2 1.3.1 普通型熱水集水器 2 1.3.2 自動功能型熱水集水器 2 1.4 熱水集水器的設(shè)計 3 1.5 系統(tǒng)設(shè)計 3 1.5.1 系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及平衡閥要求 3 1.5.2 熱水集水器支管溫控器及熱電執(zhí)行器 3 1.

13、6 熱電執(zhí)行器及溫控閥 3 1.7 熱水集水器結(jié)構(gòu)和功能及自動化 4 1.8 熱水集水器維護(hù) 5 1.8.1 熱水集水器材料 5 1.8.2 熱水集水器密封性 5 1.9 熱水集水器標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求 5 1.9.1 熱水集水器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求 5 1.9.2 熱水集水器的技術(shù)要求及實物圖 6 第二章 管材介紹 7 2.1 管道的介紹 7 2.1.1 管道的材質(zhì)和分類 7 2.2 管件的種類及連接方式 7 2.2.1 金屬管道的連接 7 2.2.2 非金屬管道的連接 8 2.3 管道附件及施工前準(zhǔn)備 8 2.3.1 管道附件分為配水附件和控制附件 8 2.3.2 管道施工前的準(zhǔn)備 8 2.4

14、管道的分類與分級 9 2.4.1 管道分類 9 2.4.2 管道的分級10 第三章 制造材料介紹11 3.1 Q345R的介紹11 3.2 16Mn的介紹11 3.3 Q235的介紹12 3.4 20號鋼的介紹13 3.5 20G無縫鋼管的介紹14 3.6 高壓鍋爐鋼管介紹14 3.7 沖擊功試驗及效果14 第四章 具體強(qiáng)度計算與應(yīng)力校核16 4.1 計算條件16 4.2 內(nèi)壓圓筒校核17 4.3 左右封頭、筒體、平蓋厚度計算18 4.5 臥式容器(雙鞍座)19 4.6支座反力計算與筒體彎矩計算20 4.7筒體的軸向應(yīng)力計算21 4.8鞍座處圓筒周向應(yīng)力與鞍座應(yīng)力計算22 4.9 開孔補(bǔ)強(qiáng)計算

15、23 4.9.1 N4開孔補(bǔ)強(qiáng)計算23 4.12.2 N5開孔補(bǔ)強(qiáng)計算24 4.12.2 N1、N2、N3、N6開孔補(bǔ)強(qiáng)計算25 第五章 總結(jié)26 參考文獻(xiàn)27 致謝28：沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 綜述第一章 綜述1.1 熱水集水器概述 熱水集水器是用于連接各路加熱管供回水的配水和匯水裝置。 一般熱水集水器主要由殼體和固定支座兩個部分組成4。其作用是先將熱源熱水分開導(dǎo)入每一路的地面輻射供暖所鋪設(shè)的管內(nèi)，實現(xiàn)分室供暖和調(diào)節(jié)溫度的目的。集水器是將分開散熱后的每一路內(nèi)的低溫水匯集到一起，再回到回水主管系統(tǒng)的裝置。支架部位起到將熱水集水器固定到墻體或地面的作用。 熱水集水器是由主管、分

16、路調(diào)解閥和接頭、排氣閥、泄水閥、主管終端堵頭幾個部件組成5。所用材料常見有：銅、銅鍍鎳、不銹鋼、聚丙烯（PP-R）、合金鋁（防腐處理）。支架常見材料為鋼，表面需防腐處理，一般為噴塑或鍍鋅。1.2 熱水集水器及附件設(shè)計1.2.1 熱水集水器的進(jìn)出水口 每個環(huán)路加熱管的進(jìn)出水口應(yīng)分別與熱水集水器出水管連接。熱水集水器主體內(nèi)徑不應(yīng)小于總供、回水管內(nèi)徑，且熱水集水器最大斷面流速不宜大于0.8m/s。每個集水管和分水管分支環(huán)路不宜多于8路。環(huán)路過多將可能導(dǎo)致熱水集水器的管道過于密集，不利于安裝。每個分支環(huán)路供回水管上均應(yīng)設(shè)置銅制球閥等可關(guān)斷閥門。1.2.2 在熱水集水器之前的供水連接管道 在熱水集水器之

17、前的供水連接管道上，順?biāo)鞣较驊?yīng)安裝閥門、過濾器及泄水管。在熱水集水器之前設(shè)置兩個閥門，主要是供清洗過濾器和更換或維修熱計量裝置時關(guān)閉用；設(shè)過濾器是為了防止雜質(zhì)堵塞流量計和加熱管。熱計量裝置前的閥門和過濾器，也可采用過濾球閥（過濾器和球閥組合為一體）替代。在集水器之后的回水連接管上，應(yīng)安裝泄水管，并加裝平衡閥或其他可關(guān)斷調(diào)解閥6。系統(tǒng)配件應(yīng)采用耐腐蝕材料。安裝泄水裝置，用于驗收前及以后維修時沖刷管道和泄水用，最好泄水裝置就近有排水裝置，對有熱計量要求的系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置熱計量裝置。1.2.3 熱水集水器的旁通管 在熱水集水器的總進(jìn)水管與集水器的總出水管之間，應(yīng)設(shè)置旁通管，旁通管上設(shè)置閥門。旁通管的連接

18、位置應(yīng)在總進(jìn)水管的始端（閥門之前）和總出水管的末端（閥門之后）之間，保證對供暖管路系統(tǒng)沖洗時水不流進(jìn)加熱管。1.2.4 熱水集水器排氣閥 熱水集水器上均應(yīng)設(shè)置手動或自動排氣閥。盡量安裝自動放氣閥，以便在以后的使用過程中，給生產(chǎn)生活帶來方便，避免了冷熱壓差以及補(bǔ)水等因素造成的集氣，而使系統(tǒng)運行受阻。1.3 熱水集水器的種類1.3.1 普通型熱水集水器 普通型熱水集水器的結(jié)構(gòu)比較簡單，在加熱管與熱水集水器的接口處分路設(shè)置調(diào)節(jié)性能好的閥門，通過手動調(diào)節(jié)來控制支管溫度。特點是安裝調(diào)試容易，可以外露安裝7。熱水集水器的總體特點是結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，安裝方便，易于維修。內(nèi)嵌于墻面內(nèi)，更加強(qiáng)了對熱水集水器的

19、保護(hù)作用，節(jié)約空間。1.3.2 自動功能型熱水集水器 熱水集水器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在支管與熱水集水器的結(jié)合處，分路設(shè)置遠(yuǎn)傳型自力式和電動式恒溫控制閥，通過支路的溫控器控制相應(yīng)的回路上的閥門開閉，使支管溫度自動保持恒定。設(shè)置于集水器中的各分路流量調(diào)節(jié)閥，可以調(diào)節(jié)各支管內(nèi)的熱量供應(yīng)與流量平衡8。這種熱水集水器制造和安裝復(fù)雜，價格昂貴，對熱水水質(zhì)要求較高，但其安裝調(diào)試到位后的穩(wěn)定性是其他熱水集水器所無法比擬的，能夠完全實現(xiàn)各個支路自動控溫的目的。人性化溫度自動控制的同時帶來了合理的節(jié)能效果，隨著人們生活水平的不斷提高，此類熱水集水器會得到越來越廣泛的應(yīng)用。1.4 熱水集水器的設(shè)計 熱水集水器設(shè)計應(yīng)以熱量匹配

20、為基礎(chǔ)，以分室控制為目的，最終使每個支管的溫度保證及調(diào)節(jié)9。 對不同的熱水集水器，計算其阻力損失最大的環(huán)路的壓力損失，以此來作為本組合熱水集水器動態(tài)壓差式平衡閥的設(shè)定值，并根據(jù)熱水集水器樣本，計算出每個環(huán)路的流量調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值。熱水集水器實現(xiàn)分線布置環(huán)路的關(guān)鍵是熱水集水器的每支路必須有流量調(diào)節(jié)閥，并能迅速、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。1.5 系統(tǒng)設(shè)計1.5.1 系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及平衡閥要求 由于環(huán)路的自動啟閉，系統(tǒng)流量變化，系統(tǒng)應(yīng)按變流量系統(tǒng)設(shè)計。熱水集水器前應(yīng)設(shè)置動態(tài)差壓式平衡閥，以保證在系統(tǒng)參數(shù)變化或各支路啟閉的情況下，其他支路均工作在設(shè)計壓差下。除去一般的水溫緩慢升溫等調(diào)試外，最關(guān)鍵是熱水集水器的動態(tài)平衡

21、閥及熱水集水器各支路流量調(diào)節(jié)閥必須按設(shè)計數(shù)值整定，才能保證系統(tǒng)的平衡。通過典型支管溫度的反饋來控制安裝于熱水集水器前部閥門的開閉，來控制整套系統(tǒng)的溫度，達(dá)到簡單控制。1.5.2 熱水集水器支管溫控器及熱電執(zhí)行器通過每個功能性的支管溫控器，分別控制安裝于熱水集水器上的執(zhí)行器，將各環(huán)路水流開啟或關(guān)閉，分別控制支管溫度，達(dá)到基本控制。熱電執(zhí)行器與支管溫控器與熱水集水器的組合應(yīng)用實現(xiàn)自動控溫10。熱電執(zhí)行器是一種可以通過電信號控制閥門開閉的一種執(zhí)行結(jié)構(gòu)，它安裝于熱水集水器的每個回路上，用于控制每個回路的熱水流量。1.6 熱電執(zhí)行器及溫控閥支管溫控器安裝在每個房間內(nèi)，原則上每個支管溫控器對應(yīng)一個熱電執(zhí)行

22、器。支管溫控器與熱電執(zhí)行器之間用電纜連接，這樣支管溫控器在感知支管溫度偏離設(shè)定溫度時，會啟動熱電執(zhí)行器，逐漸打開或關(guān)閉相應(yīng)的地暖回路，達(dá)到控制室溫的目的。整個控制過程是自動的，并且是動態(tài)的，不需要人的干預(yù)，而且控制精度高。用戶只需要在支管溫控器上。設(shè)定好自己所需的溫度，剩下的都由系統(tǒng)自動完成。一般熱水集水器只需要在熱水集水器的每個回路上外接溫控閥，并配熱電執(zhí)行器，能達(dá)到對每個回路的自動溫控。另一種是內(nèi)置溫控閥芯的熱水集水器，只需要在熱水集水器的內(nèi)置閥芯上安裝熱電執(zhí)行器即可。當(dāng)然有些帶手動調(diào)節(jié)旋鈕的熱水集水器上可以用熱電執(zhí)行器替代手動調(diào)節(jié)旋鈕。組合應(yīng)用溫控器、熱電執(zhí)行器、熱水集水器，節(jié)能25%左

23、右。 變速型水泵：可以根據(jù)系統(tǒng)壓差變化，改變流量，滿足系統(tǒng)負(fù)荷。遠(yuǎn)傳型溫控閥：安裝在二次水供水端的遠(yuǎn)端浸潤式傳感器控制閥門的開度。該感溫頭經(jīng)過特殊的工藝處理，感受30-50的溫度（可調(diào)），方便地實現(xiàn)了對用戶環(huán)路水溫的實時控制。根據(jù)閥頭上的刻度隨時調(diào)整二次水的供水溫度。1.7 熱水集水器結(jié)構(gòu)和功能及自動化 熱水集水器結(jié)構(gòu)：配有FLMR系列流量計的輸水熱水集水器，822MM系列回水熱水集水器，兩個210系列截流球閥，兩個823MP系列熱水集水器端頭配以238系列排水閥，MVD系列排氣閥和TB系列浸入式溫度計。側(cè)出水口接口中心距50mm。 熱水集水器功能：對于整個供暖系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)運行常態(tài)，對各支管

24、到控制閥之間的流量具有可靠的差異再調(diào)節(jié)功能11。 熱水集水器自動化：為達(dá)到均勻采暖舒適性的要求，每個環(huán)路應(yīng)當(dāng)提供正常的熱量供給，因而流量數(shù)據(jù)的顯示就很重要。新的FLMR熱水集水器能提供一個有效的解決方案，用它可以組裝成出水接口數(shù)量任意的分配器。實際操作中，通常在每條供水支路上安裝配有設(shè)定裝置的流量表。因此，不需要使用測量儀表，也不需要用解析方法在圖上確定設(shè)定位置，只需要進(jìn)行開或關(guān)的操作直到流量計顯示所要求的流量。1.8 熱水集水器維護(hù)1.8.1 熱水集水器材料 熱水集水器的主材為銅、不銹鋼或聚丙烯（PP-R），當(dāng)用于連接PP-R管做加熱管時，銅質(zhì)熱水集水器必須鍍鎳。熱水集水器的內(nèi)外表面應(yīng)光滑，

25、不允許出現(xiàn)任何影響性能的缺陷。銅質(zhì)熱水集水器主管道為高壓、連續(xù)、精密鑄造型材，與主管的連接件應(yīng)符合國標(biāo)HP59-1熱鍛壓銅件的標(biāo)準(zhǔn)12。如表面電鍍的連接件色澤應(yīng)均勻、鍍層牢固，不允許有脫鍍的缺陷。 金屬支路與主管的連接應(yīng)采用GB7306.1-200055密封管螺紋第一部分：圓柱內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋或GB7306.2-200055密封管螺紋第二部分：圓錐內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋連接密封，亦可用厭氧膠密封粘接或釬焊連接。連接部位應(yīng)牢固、密封、清潔。1.8.2 熱水集水器密封性熱水集水器出廠時必須經(jīng)過打壓試驗，以檢驗其耐壓性，分路連接件與主管間連接的密封可靠性，以及調(diào)節(jié)閥的密閉性。保證熱水集水器的質(zhì)量，是先

26、決條件。熱水集水器作為系統(tǒng)的設(shè)備，起著熱水分流的作用，是一個熱量調(diào)配樞紐，其質(zhì)量的優(yōu)劣對整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計要求至關(guān)重要。優(yōu)質(zhì)智能化熱水集水器能保證了操作簡單，免于維修的優(yōu)點。偽劣熱水集水器會損害系統(tǒng)整體運行，損害系統(tǒng)壓力流量平衡，增加系統(tǒng)運行阻力，無法取得滿意的效果，給化工生產(chǎn)帶來諸多煩惱，甚至因為劣質(zhì)熱水集水器的跑、冒、滴、漏，給工廠帶來損失。 1.9 熱水集水器標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求1.9.1 熱水集水器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求 熱水集水器的設(shè)計必須嚴(yán)格按照GA 868-2010熱水集水器和集水器的標(biāo)準(zhǔn)。 壓力容器有非常大的安全隱患，如果不嚴(yán)格按照國家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作，會給用戶帶來不可彌

27、補(bǔ)的災(zāi)難。所以需要嚴(yán)格根按照GB15089鋼制壓力容器制造、試驗和驗收同時接受中華人民共和國勞動部頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的監(jiān)督。使用電弧焊的方式焊接，采用ER50-6的焊條，要求全焊透。壓力容器設(shè)計制作完成后要通過水壓測試、無損探傷等方式的檢測。1.9.2 熱水集水器的技術(shù)要求及實物圖 壓力容器有非常大的安全隱患，如果不嚴(yán)格按照國家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作，會給用戶帶來不可彌補(bǔ)的災(zāi)難。所以需要嚴(yán)格根按照GB15089鋼制壓力容器制造、試驗和驗收同時接受中華人民共和國勞動部頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的監(jiān)督。使用電弧焊的方式焊接，采用ER50-6的焊條，要求全焊透。壓力容器設(shè)計制作完成后要通過

28、水壓測試、無損探傷等方式的檢測。 熱水集水器實物圖如圖1.1和圖1.2。圖1 接管單邊型熱水集水器圖2 接管雙邊型熱水集水器 24沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 管材介紹第二章 管材介紹2.1 管道的介紹2.1.1 管道的材質(zhì)和分類 一般管網(wǎng)是由管道、管件、閥門、設(shè)備等組成。管道的材質(zhì)是根據(jù)設(shè)計圖紙的要求選用，常用的管道材質(zhì)有金屬管道、非金屬管道和復(fù)合管道等13。常用的金屬金屬管道管道有鋼管、有色金屬管、鑄鐵管以及不銹鋼管等。鋼管具有強(qiáng)度高，承受壓力大，抗振性能好，質(zhì)量輕，內(nèi)外表面光滑，容易加工和安裝等優(yōu)點，但其耐腐蝕性差，對水質(zhì)有影響，價格較高。鋼管分焊接鋼管和無縫鋼管。焊接鋼管用

29、于輸送低壓水、煤氣、空氣、油和蒸汽等。按其表面是否鍍鋅可分為鍍鋅鋼管和非鍍鋅鋼管。無縫鋼管具有承受高溫和高壓的能力，用于輸送高壓蒸汽、高溫?zé)崴?、易燃易爆及高壓流體等介質(zhì)。銅管質(zhì)量輕，經(jīng)久耐用，具有良好的殺菌功能，可以對水體進(jìn)行凈化。主要用于輸送飲用水、熱水、民用天然氣等。鑄鐵管分為給水鑄鐵管和排水鑄鐵管。給水鑄鐵管具有較高的承壓能力及耐腐蝕性，使用期長，價格較低，質(zhì)脆，管壁較薄，承口深度較小，施工不方便，但能耐腐蝕，適用于支管生活污水、雨水等管道。 常用的非金屬管道有混凝土類管、塑料管（PVC聚氯乙烯管、UPVC硬聚氯乙烯管、PE聚乙烯管、ABS工程塑料管）等。常用的復(fù)合管道有鋁塑復(fù)合管和鋼塑

30、復(fù)合管。復(fù)合管除具有塑料管的優(yōu)點外，還具有耐壓輕度高，耐熱，可撓曲，接口少，施工方便，美觀等優(yōu)點，多用作支管采暖、生活給水系統(tǒng)的戶內(nèi)管。2.2 管件的種類及連接方式管件包括彎頭（90度彎頭和45度彎頭）、三通（異徑三通或等徑三通）、變經(jīng)管、管接頭、法蘭等14。管件的材質(zhì)必須按施工圖紙的要求與管道相匹配或進(jìn)行轉(zhuǎn)換。金屬管道常用的管件按照制作方法分為壓制管件、彎制管件、焊接管件。2.2.1 金屬管道的連接 鋼管常用的連接方式有焊接、溝槽連接、螺紋連接和法蘭連接。鍍鋅鋼管為了不破壞其管子表面的鍍層宜采用螺紋連接接口，密封常用麻絲、鉛油和聚四氟乙烯密封帶（熟稱生膠帶）作為螺紋連接的密封填料15。鑄鐵管

31、道的連接方式有承插連接和法蘭連接。承插連接接口的密封方式有油麻石棉水泥接口、橡膠圈石棉水泥砂漿接口、油麻青鉛接口和自應(yīng)力水泥砂漿接口做連接密封。2.2.2 非金屬管道的連接 非金屬管道分為混凝土類管道和塑料管道 混凝土管常采用承插連接，接口主要有承插式接口、抹帶式接口和套環(huán)式接口三種。承插式接口的密封有水泥砂漿及油麻瀝青膠砂等。抹帶式接口最常見的是水泥砂漿抹帶和鉛絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶。套環(huán)式接口一般用于較重要的工程，鋼筋混凝土管可用套環(huán)式接口，套環(huán)材料與管材相同，套環(huán)的內(nèi)徑比管道的外徑大約2530mm，在接口空隙間打入石棉水泥或油麻石棉水泥也可以用水泥砂漿填塞密封。 塑料管的連接按施工圖紙的技術(shù)要

32、求可采用粘接劑粘接、熱熔連接或電熔連接。鋁塑復(fù)合管和鋼塑復(fù)合管一般采用專用管件擴(kuò)口連接。2.3 管道附件及施工前準(zhǔn)備2.3.1 管道附件分為配水附件和控制附件 管道工程中的附件是指在管道及設(shè)備上的用以啟閉和調(diào)節(jié)分配介質(zhì)流量壓力的裝置。有配水附件和控制附件兩大類。 配水附件用以調(diào)節(jié)和分配水量，一般指各種冷、熱水龍頭。 控制附件用以啟閉管路、調(diào)節(jié)水量和水壓，一般指各種閥門。 常用的閥門有：閘閥、截止閥、止回閥、球閥、旋塞閥、減壓閥、安全閥和疏水閥等。2.3.2 管道施工前的準(zhǔn)備 這里所講述的管道施工前準(zhǔn)備主要是指與管道施工預(yù)算有關(guān)的管道施工前工序，這些工序依據(jù)主要是施工圖紙的技術(shù)要求和國家現(xiàn)行的各

33、種與管道施工有關(guān)的施工驗收規(guī)范。管道施工前的準(zhǔn)備工序概括起來有如下幾個方面： 表面清理。例如清理管道表面污垢、除銹處理、脫脂、酸洗、鈍化處理、預(yù)膜以及埋地管道的絕熱、防腐處理等。 小規(guī)格管道的彎管制作、套管制作管支吊架的制作等等。焊接管道的坡口加工、溝槽連接的滾槽、開孔等等。對于比較重要的管道，設(shè)計圖紙還會要求施工前進(jìn)行打壓實驗用以保證管道的運行安全。 根據(jù)圖紙進(jìn)行施工預(yù)算時應(yīng)仔細(xì)閱讀圖紙的技術(shù)要求或施工要求，力求作到不漏項。 地暖主要由燃?xì)獗趻鞝t、地暖管、熱水集水器、溫控器等組成，其中，熱水集水器是非常重要的一部分，其使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量決定了地暖系統(tǒng)的最終使用壽命和使用效果。2.4 管道的分

34、類與分級2.4.1 管道分類管道按照介質(zhì)的壓力進(jìn)行分類，如表2.1。 表2.1 介質(zhì)壓力表分 類 名 稱設(shè)計壓力 P （Mpa）1、真空管道P 02、低壓管道0 P 1.63、中壓管道1.6 P 10.04、高壓管道10.0 P 42.0 管道在介質(zhì)壓力的作用下，必須滿足具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和密封性能。管網(wǎng)所使用的管道和管道附件以及連接的方式都必須在介質(zhì)壓力的作用下安全可靠且嚴(yán)密不漏。施工單位必須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙的要求合理施工，不能隨意改變施工圖紙對管道材質(zhì)的設(shè)計要求，同時也不能修改施工圖紙規(guī)定的連接方法和密封材料。 管道按照介質(zhì)的溫度進(jìn)行分類，如表2.2。 表2.2 介質(zhì)溫度表分 類 名 稱介

35、 質(zhì) 溫 度 T （）1、低溫管道T -40 2、常壓管道-40 T 120 3、中溫管道121 T 450 4、高溫管道450 T 管道在介質(zhì)溫度的作用下應(yīng)該具有穩(wěn)定可靠的耐熱性，對于同時承受介質(zhì)溫度和壓力的管道應(yīng)該在耐熱和耐壓兩個方面滿足管網(wǎng)運行的要求。 管道在介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度的相互作用下，將產(chǎn)生熱變形，使管道承受熱應(yīng)力的作用。所以輸送熱介質(zhì)的管道應(yīng)設(shè)有溫度補(bǔ)償器，以便減少管道的應(yīng)力。在安裝工程中常用的采暖管道屬于此類16。 為了減少介質(zhì)在輸送過程中的溫度損失，輸送冷介質(zhì)（如空調(diào)系統(tǒng)的冷媒管道）和熱介質(zhì)的管道，應(yīng)按施工圖紙的設(shè)計要求進(jìn)行絕熱保溫施工。2.4.2 管道的分級 管道的分級是依

36、據(jù)管網(wǎng)輸送介質(zhì)的最高操作壓力和最高操作溫度兩個參數(shù)來決定管道的級別。 管道的分級如表2.3。 表2.3 管道分級表級 別操作壓力（Mpa）操作溫度（） 6.4 450-140 - 45 4 6.4 350 450 -45 -30 1.6 4 200 350-30 -20 1.620 200沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 制造材料介紹沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 制造材料介紹第三章 制造材料介紹3.1 Q345R的介紹 Q345R是鋼材中的一大類為容器中板。牌號表示為：Q345R 16MnG 16MnR。 在2008年9月1日推行的GB 713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板

37、的分類中，16Mng和19Mng、16MnR統(tǒng)稱為Q345R17。鍋爐壓力容器常用的Q345R是普通低合金鋼,，交付狀態(tài)分：熱軋或正火，系屬低合金鋼。性能參數(shù)與Q345(16Mn)的(16mm鋼板的屈服強(qiáng)度不小于345Mpa)性能比較相近，抗拉強(qiáng)度在510到640左右，伸長率不小于21個百分點，零度V型沖擊功不小于34J。Q345R在制作生產(chǎn)中參考標(biāo)準(zhǔn)GB713-2008。 Q345R鋼板廣泛應(yīng)用于屈服強(qiáng)度為265-345MPa級的壓力容器的中，它擁有良好的綜合工藝性能和力學(xué)性能18。磷、硫含量較差于低合金高強(qiáng)度鋼板Q345(16Mn)鋼，除延伸率、抗拉強(qiáng)度比Q345(16Mn)鋼效果好外，還

38、要求有較好的沖擊韌性。在我國目前壓力容器專用鋼板中它的用途最為廣泛，其用量也為最大。Q345R的力學(xué)性能如表3.1。 表3.1 Q345R的力學(xué)性能鋼板公稱厚度/mm抗拉強(qiáng)度R/(N/)屈服強(qiáng)度R/(N/)伸長率A/%溫度/沖擊吸收能量KV2/J180彎曲試驗 彎曲直徑（b35mm）3-16510-64034521034d=2a16-36500-63032521034d=3a36-60490-62031521034d=3a60-100490-62030520034d=3a100-150480-61028520034d=3a150-200470-60026520034d=3a3.2 16Mn的介

39、紹 16Mn鋼系屬碳錳鋼，含碳量為0.16個百分點左右，屈服點在343MPa（強(qiáng)度級別為343MPa級）19。由于16Mn鋼含有的合金較少，所以其擁有良好的焊接性能，焊接前通常不需要進(jìn)行板材的預(yù)熱。但由于16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在外界環(huán)境惡劣的條件下低溫（如北方冬季露天作業(yè)、冷庫正常制冷時修補(bǔ)等）或焊接厚度很大且剛性強(qiáng)度也有所要求，為預(yù)防冷裂紋的產(chǎn)生，避免沒有全焊透就需要進(jìn)行焊前預(yù)熱。 具體需要焊前預(yù)熱的溫度和條件如下： 當(dāng)板材厚度小于16mm時，如果環(huán)境溫度低于-10則需要預(yù)熱到100150，否則不需要預(yù)熱。 當(dāng)板材厚度在16mm與24mm之間時，如果環(huán)境溫度低于-5則需要預(yù)熱

40、到100150，否則不需要預(yù)熱。 當(dāng)板材厚度在25mm與40mm之間時，如果環(huán)境溫度低于0則需要預(yù)熱到100150，否則不需要預(yù)熱。 當(dāng)板材厚度大于40mm時，都需要100150的焊前預(yù)熱20。 16Mn鋼是我國目前應(yīng)用最為普遍的低合金鋼，16MnR和16Mng鋼可用于設(shè)計制造焊接結(jié)構(gòu)。3.3 Q235的介紹 在壓力容器設(shè)計制作中如要求罐體板材厚度在8mm以下時，由于碳鋼優(yōu)于低合金高強(qiáng)度鋼，所以最好優(yōu)先考慮碳鋼板（不適用于多層的容器）21。 在要求結(jié)構(gòu)設(shè)計和剛度比較嚴(yán)格時，普通碳素鋼優(yōu)先考慮。在對罐體的強(qiáng)度設(shè)計要求嚴(yán)格時，應(yīng)根據(jù)壓力、介質(zhì)、溫度等使用限制，依次選用Q235B、Q345R（16M

41、nR）、20R（20g）等鋼板。 Q235應(yīng)用于壓力容器的設(shè)計制作時，還需要考慮板材厚度、外界環(huán)境的溫度和內(nèi)部壓強(qiáng)對其的影響。 當(dāng)工作環(huán)境溫度在40時，不得用于高強(qiáng)度壓力容器受壓元件的設(shè)計制作； 當(dāng)工作環(huán)境溫度在0到40（不包含40）時，容器設(shè)計壓力不得大于1.6MPa。用于容器殼體時，鋼板厚度應(yīng)小于20mm，不得用于設(shè)計制作貯存高毒性或高危害性介質(zhì)的壓力容器。 當(dāng)工作環(huán)境溫度在40到400（不包含40和400）時，容器設(shè)計壓力不得大于2.5MPa。Q235C：用于容器殼體時，鋼板厚度應(yīng)小于30mm。 Q235的力學(xué)性能： 其抗拉強(qiáng)度在375b/MPa到500b/MPa 之間。 其5（試棒的標(biāo)

42、距等于五倍直徑）伸長率如下： 當(dāng)鋼材厚度或直徑小于16mm時，其伸長率為26 % 當(dāng)鋼材厚度或直徑在16mm到40mm之間時，其伸長率為25 /% 當(dāng)鋼材厚度或直徑在40mm到60mm之間時，其伸長率為24 % 當(dāng)鋼材厚度或直徑在60mm到100mm之間時，其伸長率為23 % 當(dāng)鋼材厚度或直徑在100mm到150mm之間時，其伸長率為22 % 當(dāng)鋼材厚度或直徑大于1500mm時，其伸長率為21%3.4 20號鋼的介紹 20號鋼是低碳優(yōu)質(zhì)碳素鋼，冷擠壓、脆硬鋼。其擁有較好的焊接性并且剛度低，可塑性和韌性也都很好22?？估瓘?qiáng)度在253Mpa和500Mpa之間，伸長率不小于二十四個百分點。又因為其還

43、有含一些微量元素所以更適合用于設(shè)計制作鍋爐壓力容容器。但在設(shè)計制作與鍋爐相關(guān)的壓力容器時還要考慮其的抗拉伸、沖擊和彎曲等物理性能。 20號鋼許用應(yīng)力： 20號鋼在225下的許用應(yīng)力：當(dāng)厚度在16mm到36mm時許用應(yīng)力為111MPa到124MPa；當(dāng)厚度在6mm到16mm時許用應(yīng)力為117MPa到131MPa。 溫度在100到150時，其許用應(yīng)力為130 MPa，20號鋼鍛件的許用應(yīng)力為108MPa。 20號鋼與15號鋼的區(qū)別： 兩種鋼材都是低碳鋼。從多個方面進(jìn)行比較，20號鋼含碳量要比15號鋼略高，兩者的金相組織都是鐵素體和珠光體。在表現(xiàn)性能上15號鋼的抗拉伸強(qiáng)度和沖擊韌性都沒有20號鋼的效

44、果略好，在其他方面對比中兩種鋼材表現(xiàn)性能相差不大。兩種鋼材都不需要淬火，熱處理工藝都不是很復(fù)雜，一般把毛坯直接進(jìn)行切削加工或鍛造正火，承擔(dān)不是很重要的結(jié)構(gòu)零件或部位，多用于連接處。本地鋼材市場能提到15號鋼，所以多數(shù)我們都使用20號鋼來替換使用15號鋼的位置。3.5 20G無縫鋼管的介紹 20G無縫鋼管是一種內(nèi)部中空、周邊沒有接縫的長條整體鋼材23。多被應(yīng)用在生產(chǎn)中輸送各種流體。其重量計算方法為：外徑與壁厚的差值乘上0.02466倍的壁厚，其單位為kg/米（每米的重量）。 鋼管的力學(xué)性能如下： 20號鋼的屈服點在410s/mm到550s/mm之間，斷后伸長率大于245s%，斷后收縮率大于24/

45、mm，其沖擊功大于39Akv/J。 16Mn鋼的屈服點在490s/mm到670s/mm之間，斷后伸長率大于320s%，斷后收縮率大于21/mm，其沖擊功大于47Akv/J。 Q235鋼的屈服點在235s/mm左右，斷后伸長率大于375s%到500s%之間，斷后收縮率大于24/mm，其沖擊功大小無處考證。 注：當(dāng)牌號的壁厚大于15mm40mm時，屈服點可以降低10Mpa。3.6 高壓鍋爐鋼管介紹 高壓鍋爐鋼管：主要應(yīng)用在設(shè)計制作高壓或承受超高壓力壓力的蒸汽鍋爐管道中。在工作條件為持續(xù)性或間斷性的高溫、高壓，在高溫?zé)煔夂退羝淖饔孟聻楸苊夤懿陌l(fā)生腐蝕或氧化，就要求鋼管要有較高的持久強(qiáng)度和優(yōu)秀的抗

46、氧化、抗腐蝕能力，并且其組織穩(wěn)定性也必須符合國際標(biāo)準(zhǔn)24。可由20G、20MnG、25MnG等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；15MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB、20MoG等合金結(jié)構(gòu)鋼等鋼材設(shè)計制作。為保證高壓鍋爐管擁有化學(xué)成分和機(jī)械性能，還要對其成品進(jìn)行各種性能試驗。鋼管交貨時進(jìn)行熱處理狀態(tài)就可以25。此外，成品鋼管的顯微組織、脫碳層和晶粒度也需要達(dá)到國家和用戶雙重標(biāo)準(zhǔn)（取條件更苛刻的一方）。 3.7 沖擊功試驗及效果 按GB/T 17505中規(guī)定的方式進(jìn)行沖擊功試驗 低溫沖擊功性能測試： 取鋼號為20#和16Mn各兩個在不同溫度下進(jìn)行

47、縱向低溫沖擊功性能測試，效果如下： 在試驗溫度為20時，尺寸為10mm10mm55mm的20#鋼試件其沖擊功大于18Akv/J。 在試驗溫度為20時，尺寸為5mm10mm55mm的20#鋼試件其沖擊功大于12Akv/J。 在試驗溫度為40時，尺寸為10mm10mm55mm的16Mn鋼試件其沖擊功大于21Akv/J。 在試驗溫度為40時，尺寸為5mm10mm55mm的16Mn鋼試件其沖擊功大于14Akv/J。 注：外徑不大于57mm且壁厚大于14mm時，應(yīng)該使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸式樣來進(jìn)行沖擊試驗，外徑大于49mm，且壁厚大于8mm時應(yīng)該做寬度為5mm的小尺寸的沖擊試樣試驗。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論

48、文 致謝第四章 具體強(qiáng)度計算與應(yīng)力校核4.1 計算條件 表4.1 計算條件鋼制臥式容器計算條件簡圖設(shè)計壓力 p0.2MPa設(shè)計溫度 t80筒體材料名稱Q345R封頭材料名稱Q345R封頭型式平蓋筒體內(nèi)直徑 Di500mm筒體長度 L1500mm筒體名義厚度 dn6mm支座墊板名義厚度 drn0mm筒體厚度附加量 C1.3mm腐蝕裕量 C11mm筒體焊接接頭系數(shù) F0.85封頭名義厚度 dhn12mm封頭厚度附加量 Ch1.3mm鞍座材料名稱Q235-B鞍座寬度 b150mm鞍座包角 120支座形心至封頭切線距離 A300mm鞍座高度 H800mm地震烈度七(0.15g)度4.2 內(nèi)壓圓筒校核表

49、4-2 內(nèi)壓圓筒校核內(nèi)壓圓筒校核計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc0.20MPa設(shè)計溫度 t80.00 C內(nèi)徑 Di500.00mm材料Q345R ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st189.00MPa試驗溫度下屈服點 ss345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.30mm腐蝕裕量 C21.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計算計算厚度d = = 0.31mm有效厚度de =dn - C1- C2= 4.70mm名義厚度dn = 6.00mm重量112.30Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT = 1.25P = 0.2500 MPa壓力

50、試驗允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 15.79MPa校核條件sT sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力Pw= = 2.99209MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力st = = 10.74MPastf160.65MPa校核條件stf st結(jié)論合格4.3 左右封頭、筒體、平蓋厚度計算 表4-3 左右封頭、筒體、平蓋厚度計算左右封頭計算計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計算條件圓形平蓋簡圖計算壓力 Pc0.20MPa設(shè)計溫度 t80.00 C計算直徑 Dc500.00mm平蓋序號5材料名稱Q345R材料類型板材試驗溫度許用應(yīng)力 s189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st189.00MPa試驗溫度下屈服點 ss345.00MPa筒體腐蝕裕量1.00mm鋼板負(fù)偏差 C10.30mm筒體材料類