U形管式換熱器課程設(shè)計(jì).doc

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1、青島科技大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 《過程設(shè)備課程設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書 1．課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程設(shè)計(jì)題目： U型管式換熱器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 一、課程設(shè)計(jì)要求： 1.使用國(guó)家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過程。 2.廣泛查閱和綜合分析各種文獻(xiàn)資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)方案的可行性研究和論證。 3.設(shè)計(jì)計(jì)算采用電算，要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計(jì)算機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用。 4.工程圖紙要求手工繪圖。 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)全部工作由學(xué)生本人獨(dú)立完成。 二、原始數(shù)據(jù)： 1. 臥式換熱器

2、設(shè)計(jì)條件表 序號(hào) 項(xiàng) 目 殼程 管程 1 設(shè)備名稱 冷卻器 2 型 式 BEM 3 工作壓力MPa 見設(shè)計(jì)參數(shù)表 見設(shè)計(jì)參數(shù)表 4 工作溫度℃（進(jìn) / 出） 見設(shè)計(jì)參數(shù)表 見設(shè)計(jì)參數(shù)表 5 工作介質(zhì) 水、甲醇 水 6 介質(zhì)特性 易燃易爆、中度危害 7 腐蝕裕量mm 2.0 2.臥式換熱器條件圖 3.臥式U型管式換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)表 公稱直徑 (mm) 管程 工作 壓力 (MPa) 殼程 工作 壓力 (MPa) 管程 工作溫度 進(jìn)/出（℃） 殼程 工作溫度 進(jìn)/出（℃） 換熱管布管型式

3、 折流板個(gè)數(shù) 程數(shù) 換熱管 規(guī)格 ΦL DN400 1.4 0.8 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191500 1.5 0.9 30/40 50/42 正方形 6 2管程 Φ192000 1.6 1.0 30/40 50/42 正方形 6 4管程 Φ192000 DN500 1.4 1.5 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191500 1.5 1.6 30/40 50/42 正方形 6 2管程 Φ192000 1.6 1.7 30/40 50/42 正方形

4、8 2管程 Φ193000 1.4 1.5 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191500 1.5 1.6 30/40 50/42 正方形 6 4管程 Φ252000 1.6 1.7 30/40 50/42 正方形 8 4管程 Φ253000 1.4 1.5 30/40 50/42 正方形 4 4管程 Φ251500 1.5 1.6 30/40 50/42 正方形 6 4管程 Φ252000 1.6 1.7 30/40 50/42 正方形 8 4管程 Φ253000 DN600

5、1.3 1.4 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191500 1.4 1.5 30/40 50/42 正方形 6 2管程 Φ192000 1.5 1.6 30/40 50/42 正方形 8 2管程 Φ193000 1.3 1.4 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191500 1.4 1.5 30/40 50/42 正方形 6 2管程 Φ192000 1.5 1.6 30/40 50/42 正方形 8 2管程 Φ253000 1.3 1.4 30/40 50/42

6、正方形 4 4管程 Φ251500 1.4 1.5 30/40 50/42 正方形 6 4管程 Φ252000 1.5 1.6 30/40 50/42 正方形 8 4管程 Φ253000 DN800 1.0 1.1 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191500 1.1 1.2 30/40 50/42 正方形 6 2管程 Φ192000 1.2 1.3 30/40 50/42 正方形 8 2管程 Φ193000 1.0 1.1 30/40 50/42 正方形 4 2管程 Φ191

7、500 1.1 1.2 30/40 50/42 正方形 6 4管程 Φ252000 1.2 1.3 30/40 50/42 正方形 8 4管程 Φ253000 1.0 1.1 30/40 50/42 正方形 4 4管程 Φ251500 1.1 1.2 30/40 50/42 正方形 6 4管程 Φ252000 1.2 1.3 30/40 50/42 正方形 8 4管程 Φ253000 三、課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容： 1.設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括：管箱、管板、折流板、拉桿等結(jié)構(gòu)形式的確定以及標(biāo)準(zhǔn)件（支座、容器法蘭、管

8、法蘭）的選取等。 2. 設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算 （1）管、殼程的筒體及封頭壁厚計(jì)算以及水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核。 （2）管板的厚度計(jì)算及應(yīng)力校核。 3．技術(shù)條件編制 4．繪制設(shè)備總裝配圖 5．編制設(shè)計(jì)說明書 四、學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件(論文)： 1.設(shè)計(jì)說明書一份 2.總裝配圖一張 (折合A1圖紙一張) 五、主要參考資料： [1] GB150-1998《鋼制壓力容器》， 學(xué)苑出版社， 1999 [2] GB151-1999《管殼式換熱器》， 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2000 [3] 秦叔經(jīng) 葉文邦等，《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書——換熱器》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.12 [4] 中國(guó)化工設(shè)備

9、設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，《化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求》，2000，11 [5] 鄭津洋、董其伍、桑芝富，《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [6] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1999 [7] 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司，《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2009 2．過程設(shè)備課程設(shè)計(jì)、計(jì)算 2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：管箱、管板、折流板、拉桿等結(jié)構(gòu)形式的確定以及標(biāo)準(zhǔn)件（支座、容器法蘭、管法蘭）的選取。 a.筒體和封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 筒體直徑一般由工藝條件決定，但要注意符合壓力容器的公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭是中低壓容

10、器中經(jīng)常采用的封頭型式。封頭的公稱直徑必須與筒體的公稱直徑相一致。封頭標(biāo)準(zhǔn)采用JB/T4746－2002《鋼制壓力容器用封頭》。 b.法蘭設(shè)計(jì) 法蘭設(shè)計(jì)一般根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)的選型設(shè)計(jì)。法蘭有壓力容器法蘭和管法蘭。 管法蘭按照HG/T20592~20637-2009《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》標(biāo)準(zhǔn)，容器法蘭按照J(rèn)B/T4700~4707-2000《壓力容器法蘭》進(jìn)行設(shè)計(jì)。法蘭的選取依據(jù)如下： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、操作溫度和法蘭材料決定法蘭的公稱壓力PN； （2）根據(jù)公稱直徑DN、公稱壓力PN及介質(zhì)特性決定法蘭類型及密封面型式； （3）根據(jù)溫度、壓力及介質(zhì)腐蝕性選擇墊片材料； （4）選擇

11、與法蘭材料、墊片材料相匹配的螺柱和螺母材料。 選擇的標(biāo)準(zhǔn)法蘭應(yīng)按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進(jìn)行標(biāo)記。 c. 支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按照J(rèn)B/T4712.1~4-2007 《容器支座》進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)接接頭應(yīng)采用等厚度焊接 d. 焊接接頭設(shè)計(jì) 容器各受壓元件的組裝通常采用焊接。焊接接頭是焊縫、熔合線和熱影響區(qū)的總稱，焊縫是焊接接頭的主要部分，通常所稱的焊縫與焊接接頭具有同樣的含義。焊接接頭形式和坡口形式的設(shè)計(jì)直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全。焊接接頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)在設(shè)備的總裝配圖或部件圖中以節(jié)點(diǎn)圖的方式表示出來。 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則 1) 回轉(zhuǎn)殼體的拚接接頭必須采用對(duì)接接頭 殼體上的所有縱

12、向及環(huán)向接頭、凸形封頭上的拚接接頭，即A、B類接頭，必須采用對(duì)接焊，不允許采用搭接焊。對(duì)接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無損檢測(cè)，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量。 2) 對(duì)接接頭應(yīng)采用等厚度焊接 當(dāng)厚度差較大的兩部分回轉(zhuǎn)殼體對(duì)接時(shí)應(yīng)對(duì)厚度較大的一側(cè)進(jìn)行削薄加工，以使得兩側(cè)的厚度基本相等。這樣可減小剛度差，降低應(yīng)力集中，并便于焊接。 3) 焊接接頭應(yīng)便于進(jìn)行無損檢測(cè) 對(duì)某些無損檢測(cè)要求較高的容器，應(yīng)使一些角接接頭設(shè)計(jì)成對(duì)接接頭，例如，采用嵌入式接管。容器焊接接頭的坡口設(shè)計(jì) 焊接接頭的坡口設(shè)計(jì)是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。坡口形式指被焊兩金屬件相連接處預(yù)先被加工成的結(jié)構(gòu)形式，一般由焊接工藝本身來

13、決定。坡口的基本尺寸為坡口角度α、鈍邊高度（根高）P和根部間隙（根距）b（圖2-1）。設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙上對(duì)重要的焊接接頭必須用節(jié)點(diǎn)圖表明坡口基本尺寸的具體數(shù)值。 坡口形式的選擇主要考慮以下因素： l 填充于焊縫部位的金屬盡量少。這樣既可節(jié)省焊接材料，又可減少焊接工作量。 l 根據(jù)需要盡量采用雙面焊或單面焊雙面成型。 l 便于施焊，改善勞動(dòng)條件。盡量減少容器內(nèi)部焊接的工作量，清根盡可能在容器外部進(jìn)行。 l 盡量減小焊接變形和殘余應(yīng)力。如較厚板材拚接時(shí)宜設(shè)計(jì)成內(nèi)外對(duì)稱的X形坡口。 （1）殼體對(duì)接接頭的坡口設(shè)計(jì) 屬于殼體的對(duì)接接頭，當(dāng)厚度較小時(shí)可以進(jìn)行雙面焊的則可不開坡口，厚度較大

14、時(shí)則必須開坡口。常用的對(duì)接坡口有V形、U形及X形三種。選用參見下表2-3 2-3 手工電弧焊常用對(duì)接接頭坡口形式及尺寸 名 稱 坡口形式 坡口尺寸 適用范圍 不開坡口 δ=3～6 b =0～2.5 薄板的殼體縱環(huán)對(duì)接焊縫 V 形 δ=3～26 b =0～3 P=1～4 α=40～60 殼體縱環(huán)對(duì)接焊縫 X 形 δ=12～60 b =0～3 P=1～3 α=40～60 殼體的縱縫(常為內(nèi)外對(duì)稱的X形坡口) 殼體的環(huán)縫(常為內(nèi)外不對(duì)稱的X形坡口內(nèi)側(cè)較小) U 形 δ=20

15、～60 b =0～3 P=1～3 α=1～8 R=6～8 厚壁筒的單面環(huán)焊縫,但需氬弧焊打底 帶墊板V形 δ=6～26 b =3～6 P=0～2 α=45～55 直徑500mm以內(nèi)的縱環(huán)焊縫(無法作雙面焊的),可不清根 (2) 接管與帶補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角焊和搭焊，具體的焊接結(jié)構(gòu)還與對(duì)容器強(qiáng)度與安全的要求有關(guān)，有多種形式，涉及到是否開坡口、單面焊與雙面焊、焊透與不焊透等問題。 容器焊接接頭詳細(xì)結(jié)構(gòu)見HG20583－1998《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》。 常用焊接方法與焊接材料 根據(jù)焊接過程中接頭的狀

16、態(tài)，焊接方法可歸納為三個(gè)基本類型，即熔化焊、壓力焊和釬焊。壓力容器制造中常用的焊接方法是熔化焊中的電弧焊、電渣焊、等離子弧焊等。其中，電弧焊又包括手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊等。各種熔化焊都是依靠電能轉(zhuǎn)變成熱能，熔化金屬形成焊縫而把兩部分構(gòu)件焊成一體的。 熔化焊過程中，由電能轉(zhuǎn)變成的熱能會(huì)將焊接材料和母材的被焊部位加熱熔化而形成一個(gè)不大的熔化區(qū)，叫焊接熔池。熔池體積小、溫度高、存在時(shí)間短。如果裸露于空氣中，高溫液態(tài)金屬將與空氣中的氧、氮等發(fā)生劇烈反應(yīng)，難于形成有實(shí)用價(jià)值的焊縫。因此，對(duì)以熔池為中心的焊接區(qū)進(jìn)行保護(hù)使之免受空氣侵害，是熔化焊的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。 一般在壓力容器的設(shè)計(jì)中，

17、都是按手工電弧焊的要求來進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并選用相應(yīng)的焊接材料。因此，下面僅介紹手工電弧焊及其焊接材料。 手工電弧焊是利用焊條與焊件之間的電弧熱，將焊條及部分焊件熔化而形成焊縫的焊接方法。焊接過程中焊條藥皮熔化分解生成氣體和熔渣，在氣體和熔渣的共同保護(hù)下，有效地排除了周圍空氣對(duì)熔化金屬的有害影響。通過高溫下熔化金屬與熔渣間的冶金反應(yīng)，還原并凈化焊縫金屬，從而得到優(yōu)質(zhì)的焊縫。 手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，便于操作，適用于各種焊接，在壓力容器制造中應(yīng)用十分廣泛，鋼板對(duì)接，接管與筒體、封頭的連接等都可以采用手工電弧焊。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)焊工的技術(shù)水平及操作要求較高。 手工電弧焊的焊接

18、材料是焊條。容器設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇合適的焊條牌號(hào)，并在圖紙上注明。 （1） 焊條成分及作用 焊條由焊芯和藥皮兩大部分組成。 焊芯的作用有二：一是作為電極傳導(dǎo)電流和引燃電弧，二是自身熔化并與母材熔合在一起形成焊縫。 藥皮是決定焊縫質(zhì)量的重要因素。藥皮可以提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，保護(hù)焊接熔池，保證焊縫脫氧和去除硫磷雜質(zhì)，并能給焊縫金屬添加適量的有益合金元素以及改善焊接工藝性能。為了保證藥皮在焊接過程中發(fā)揮這些作用，藥皮的成分比較復(fù)雜，常由7～9種以上原料配成，根據(jù)其作用的不同分別叫作穩(wěn)弧劑、脫氧劑（降低藥皮和熔渣的氧化性，脫除金屬中的氧）、造渣劑（形成具有一定物理化學(xué)性能的熔渣，保護(hù)焊縫并改善

19、焊縫成形）、造氣劑（進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)焊縫區(qū)的保護(hù)）、合金劑（使焊縫金屬獲得必要的化學(xué)成分）、粘結(jié)劑（將藥皮牢固地粘結(jié)于焊芯上）、稀渣劑（增加渣的流動(dòng)性，降低渣的粘度）等。 （2） 焊條的分類 焊條按用途可分為碳鋼焊條，低合金鋼焊條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，低溫鋼焊條，鑄鐵焊條及各類合金焊條等。壓力容器制造中，使用最廣泛的是碳鋼焊條和低合金鋼焊條。這兩類焊條的牌號(hào)見附錄。 按藥皮化學(xué)性質(zhì)可分為酸性焊條和堿性焊條。 酸性焊條藥皮中主要含有TiO2、MnO2、FeO等酸性氧化物及少量有機(jī)物，氧化性較強(qiáng)，施焊時(shí)藥皮中合金元素?zé)龘p較大，焊縫金屬的氧氮含量較高，故焊縫力學(xué)性能（特別

20、是沖擊韌性）較低；酸性渣難于脫硫脫磷，因而焊縫的抗裂性較差。但焊條工藝性能好，成形美觀，特別是對(duì)銹、油、水分等的敏感性不大，抗氣孔能力強(qiáng)。酸性焊條廣泛地用于一般結(jié)構(gòu)的焊接。 堿性焊條藥皮中主要含有CaCO3、CaF2、MgCO3、SiO2等堿性氧化物，并含有較多的鐵合金，如錳鐵、鈦鐵、鉬鐵、釩鐵、硅鐵等作為脫氧劑和滲合金劑，使焊條有足夠的脫氧能力。堿性焊條的最大特點(diǎn)是焊縫金屬中含氫量低，所以也叫“低氫焊條”。堿性焊條藥皮中某些成分能有效地脫硫脫磷，故其抗裂性能良好，焊縫金屬的力學(xué)性能，特別是沖擊韌性較高。堿性焊條多用于焊接重要結(jié)構(gòu)，是壓力容器制造中廣泛使用的焊條。 （3） 焊條的選用

21、焊條選用應(yīng)考慮以下因素： a. 考慮母材力學(xué)性能與化學(xué)成分。對(duì)低碳鋼和低合金鋼構(gòu)件，要按等強(qiáng)度原則選擇焊條，即要求焊縫與母材強(qiáng)度相等或基本相等，而不要求焊縫金屬的化學(xué)成分與母材相同。焊接厚壁結(jié)構(gòu)時(shí)，由于冷卻速度快，焊接應(yīng)力大，容易產(chǎn)生裂紋，因而第一層打底焊縫應(yīng)選用塑性好、強(qiáng)度稍低的低氫焊條，然后選用與母材等強(qiáng)度的焊條進(jìn)行焊接。 當(dāng)?shù)吞间撆c低合金鋼之間、或不同種類的低合金鋼之間進(jìn)行異種鋼焊接時(shí)，應(yīng)選用與其中強(qiáng)度較低的鋼材等強(qiáng)度的焊條進(jìn)行焊接。 耐熱鋼、不銹鋼的焊接，應(yīng)保證焊接接頭與母材具有相同的高溫性能和耐腐蝕性能，故要求焊條熔敷金屬的化學(xué)成分與母材相同或相近。 b. 考慮構(gòu)件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜

22、程度和剛性。對(duì)同一強(qiáng)度等級(jí)的酸性焊條和堿性焊條，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和鋼材厚度進(jìn)行選用，形狀復(fù)雜、厚度大、結(jié)構(gòu)剛性大的構(gòu)件，由于焊接應(yīng)力較大，應(yīng)選用抗裂性能較好的低氫焊條。 c. 在保證焊接質(zhì)量的前提下，綜合考慮勞動(dòng)生產(chǎn)率、勞動(dòng)條件、經(jīng)濟(jì)合理性等多種因素，選用合適的焊條。 焊接材料選用表見JB 4709－2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》。 2.2材料選擇 正確選擇結(jié)構(gòu)材料對(duì)于保證設(shè)備的安全使用和降低成本是至關(guān)重要的。材料選擇要綜合考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造工藝（鍛造、焊接和切削加工等）、實(shí)際的工作條件（壓力、溫度、介質(zhì)特性等）和材料的力學(xué)性能、物理性能、耐腐蝕性能、價(jià)格與供應(yīng)等諸多因素。

23、材料的正確選擇是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的問題。課程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： （1） 材料的使用條件。如碳素鋼鎮(zhèn)靜鋼板Q235B的使用條件為：容器設(shè)計(jì)壓力p≤1.6MPa，鋼板使用溫度為0～350℃，用于殼體時(shí)，鋼板厚度不大于20mm；不得用于液化石油氣介質(zhì)以及毒性程度為高或極度危害介質(zhì)的壓力容器。 （2）碳素鋼和低合金鋼的選用。低合金鋼的強(qiáng)度指標(biāo)高于碳素鋼。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較小、直徑較 大，這時(shí)可能是以剛度控制或是以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主，這種情況下通常應(yīng)盡量選用普通碳素鋼；當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較高、在以強(qiáng)度控制的情況下，根據(jù)設(shè)計(jì)厚度的不同再權(quán)衡考慮選用哪一種鋼材，如使用鋼板的厚度在8～10mm以下時(shí)，則盡量選用碳素鋼，反

24、之則優(yōu)先考慮選用低合金鋼。一般來說，以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的中壓設(shè)備以采用普通低合金鋼為宜。因?yàn)槠胀ǖ秃辖痄撊鏠345R和15MnVR的屈服極限比普通碳素鋼甚至優(yōu)質(zhì)碳素鋼的屈服極限高出許多，采用這類鋼材制造壓力容器，可以顯著減小設(shè)備重量、降低制造成本，同時(shí)給設(shè)備的運(yùn)輸和安裝也帶來很大的方便。對(duì)于含碳量大于0.24%的材料，一般不得用于制造壓力容器殼體。鋼管所用鋼材不宜采用強(qiáng)度級(jí)別高的鋼種，因?yàn)殇摴艿膹?qiáng)度一般不是使用中的主要問題。 （3）高溫、低溫和腐蝕介質(zhì)的情況，應(yīng)選用相應(yīng)的合金鋼。 （4）選材時(shí)應(yīng)明確材料的供應(yīng)類型，如管材、板材、鍛件或是其它的型式。常用壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鋼板有Q235-

25、B、Q245R、Q345R等；無縫鋼管常用材料為10、20、16Mn等。 2.3強(qiáng)度計(jì)算 依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行壓力容器設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)GB150-1998《鋼制壓力容器》、GB151-1999《管殼式換熱器》進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 2.3.1筒體厚度計(jì)算及校核 (1)內(nèi)壓圓筒的計(jì)算厚度由(2-1)式確定 (2-1) (2)壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核 水壓試驗(yàn)壓力： 水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力： 當(dāng)時(shí)，校核合格。 2.3.2封頭的厚度計(jì)算與校核 （1）封頭選用選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算厚度由(2-2)式確定： (2-2) （2）強(qiáng)度

26、校核 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最大允許工作壓力 當(dāng)時(shí)，校核合格。 式中：pc-計(jì)算壓力，MPa，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力p和液柱靜壓力來確定。當(dāng)受壓元件所承受的液柱靜壓力小于設(shè)計(jì)壓力的5%時(shí)，可忽略靜壓力的影響，取pc=p，否則計(jì)算壓力為設(shè)計(jì)壓力與液柱靜壓力的和。， 2.3.3管板強(qiáng)度計(jì)算及校核 見GB151-1999《管殼式換熱器》第5.7。 2.2.4開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算； 見GB150-1998《鋼制壓力容器》第8章。 3.過程設(shè)備裝配圖的繪制 設(shè)備圖紙的繪制分為草圖設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。 草圖設(shè)計(jì)階段的目的是通過草擬結(jié)構(gòu)圖，以合理確定結(jié)構(gòu)型式和主要的結(jié)構(gòu)尺寸。在該階

27、段，設(shè)計(jì)者可自由發(fā)揮，用草圖記錄自己思考的結(jié)果，可做幾種方案進(jìn)行綜合比較選擇。草圖的繪制不要求圖面工整清潔，但應(yīng)按一定的比例，要有實(shí)物真實(shí)感，多畫一些局部放大圖，并應(yīng)標(biāo)注主要結(jié)構(gòu)尺寸。草圖一般繪制在坐標(biāo)紙上，最好不用三角板等繪圖工具，用徒手畫圖。 施工圖設(shè)計(jì)階段就是將草圖設(shè)計(jì)的成果繪制成正規(guī)的施工圖（總裝配圖、部件圖和全部的零件圖）。施工圖必須具有清楚正確的圖示，齊全的尺寸，完整的文字資料（技術(shù)要求、明細(xì)表標(biāo)題欄等）。繪圖必須遵循現(xiàn)行國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 3.1 裝配圖的內(nèi)容和要求 裝配圖是表示設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸，各零部件之間的裝配和連接關(guān)系，技術(shù)特性和技術(shù)要求等資料的圖樣，是設(shè)備進(jìn)行

28、裝配、安裝、使用及維修的主要依據(jù)。 過程設(shè)備裝備圖包括如下內(nèi)容： 1) 圖形部分：主視圖、俯視圖（立式設(shè)備）或側(cè)視圖（臥式設(shè)備），局部放大圖，局部剖視圖，尺寸標(biāo)注，焊接接頭標(biāo)注，零部件件號(hào)、管口符號(hào)標(biāo)注等。 2) 文字部分：技術(shù)要求，技術(shù)特性表，管口表，明細(xì)欄，主標(biāo)題欄等。近年來，隨著技術(shù)引進(jìn)、合作與交流，借鑒國(guó)外工程公司經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)各主要化工工程公司和設(shè)計(jì)單位大多數(shù)采用了數(shù)據(jù)表與文字條款相結(jié)合的形式表達(dá)技術(shù)要求和技術(shù)特性等內(nèi)容。采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表和文字條款相結(jié)合的形式時(shí)，圖4-1中技術(shù)要求和技術(shù)特性表的內(nèi)容全部匯集到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表和文字條款中，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表布置在裝配圖的右上角。壓力容器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表的

29、形式及內(nèi)容填寫見附錄。 3.2 裝配圖繪制步驟 1) 布圖：合理確定設(shè)備中心線位置，使主視圖和局部視圖等處于合適的位置，做到圖面整體協(xié)調(diào)美觀，避免疏密不勻。 2) 用淡細(xì)線繪制視圖底稿，以便于對(duì)局部結(jié)構(gòu)和尺寸的修改。 3) 標(biāo)注尺寸。 4) 編排標(biāo)引零部件件號(hào)和管口符號(hào)等。 5) 填寫主標(biāo)題欄、明細(xì)欄、管口表和技術(shù)特性表，編寫技術(shù)要求（或填寫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表和編寫文字條款）。 6) 經(jīng)全面審核無誤后加深描重，使之成為正式的施工圖。 3.3 化工設(shè)備裝配圖的圖示特點(diǎn) 1) 視圖配置 設(shè)備圖一般都采用兩個(gè)基本視圖來表達(dá)設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)。對(duì)于臥式設(shè)備，通常采用主左兩個(gè)基本視圖。除

30、基本視圖外輔以必要的局部視圖和局部放大圖（包括重要焊接接頭的節(jié)點(diǎn)圖）來表達(dá)局部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況。 2) 簡(jiǎn)化畫法和夸大畫法 一般法蘭的連接螺栓、螺母、墊片、帶有兩個(gè)接管的液面計(jì)，可采用簡(jiǎn)化畫法。人孔、手孔等可根據(jù)主要尺寸按比例畫出表示其特性的外形輪廓線（粗實(shí)線）。 對(duì)于設(shè)備中的重復(fù)結(jié)構(gòu)，如換熱器的管束，管板孔等，也可采用簡(jiǎn)化畫法。 設(shè)備的壁厚尺寸與設(shè)備的直徑、高度（或長(zhǎng)度）相差太大，可將壁厚不按比例適當(dāng)夸大畫出。 3) 接管位置表示法 在過程設(shè)備的裝配圖中，各接管在主視圖中可假想將這些接管分別旋轉(zhuǎn)到與正投影面平行的位置再進(jìn)行投影畫圖。這樣處理后，各接管的周向位置（管口方位）應(yīng)在俯視圖

31、或左視圖中表達(dá)。各視圖中對(duì)應(yīng)接管要用同一小寫英文字母標(biāo)注，但字母中i、l、o、p不推薦使用。 為了提供設(shè)計(jì)文件再次選用的可能性，或由于繪制裝配圖時(shí)管口方位尚難確定，裝配圖上的管口方位可不定，此時(shí)應(yīng)在圖紙的技術(shù)要求中注明“管口方位見管口方位圖，圖號(hào)見選用表”。根據(jù)工程配管需要，由工藝人員編制管口方位圖，圖號(hào)編入工藝安裝圖中。但設(shè)備制造時(shí)，應(yīng)根據(jù)提供的管口方位圖進(jìn)行制造。對(duì)無再次選用的可能，且管口方位在繪制施工圖時(shí)已能確定的設(shè)備，不必另繪管口方位圖。此時(shí)在圖紙的技術(shù)要求中注明“管口方位按本圖”。 4) 焊縫畫法和標(biāo)注 當(dāng)焊縫寬度或焊腳高度經(jīng)縮小比例后，圖形線間距離的實(shí)際尺寸大于等于3mm時(shí)，

32、焊縫輪廓線（粗實(shí)線）應(yīng)按實(shí)際焊縫形狀畫出，剖面用交叉的細(xì)實(shí)線或涂色法表示。 當(dāng)焊縫寬度或焊腳高度經(jīng)縮小比例后，圖形線間距離實(shí)際尺寸小于3mm時(shí)，對(duì)接焊縫的圖形線用一條粗實(shí)線表示，而對(duì)于角焊縫，因一般已有母體金屬輪廓線，故焊縫可不畫出。焊縫剖面用涂色法表示。 焊縫如用代號(hào)標(biāo)注按GB324-1988《焊縫符號(hào)表示法》。對(duì)于重要焊縫應(yīng)配以節(jié)點(diǎn)放大圖表示并標(biāo)注其尺寸。 3.4 尺寸標(biāo)注 設(shè)備裝配圖應(yīng)標(biāo)注的尺寸有如下五類： 1) 外形尺寸，即設(shè)備的總體輪廓尺寸，是設(shè)備在安裝、包裝、運(yùn)輸及廠房設(shè)計(jì)時(shí)的依據(jù)。 2) 特性尺寸，即表明設(shè)備的特征、規(guī)格性能等的尺寸。 3) 裝配尺寸，即表示設(shè)備

33、上各個(gè)零部件相對(duì)位置的尺寸，它是設(shè)備裝配制造的必要依據(jù)。 4) 安裝尺寸，即表明設(shè)備安裝在基礎(chǔ)或其它建筑物上時(shí)所需的尺寸。根據(jù)這些尺寸和設(shè)備重量及其它載荷可以設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)的大小。 5) 其它尺寸，指不單獨(dú)繪制零件圖的零件必需的尺寸。一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需經(jīng)過機(jī)械加工（焊縫坡口及少量鉆孔等加工除外）的鉚焊件等，在裝配圖上標(biāo)注相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，就可不單獨(dú)繪制零件圖也能夠進(jìn)行制造。但對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等的標(biāo)準(zhǔn)零部件和外購(gòu)件，雖不單獨(dú)出圖，也不應(yīng)標(biāo)注其結(jié)構(gòu)尺寸，只須在明細(xì)欄內(nèi)做相應(yīng)的標(biāo)記。 尺寸標(biāo)注要選擇合理的尺寸基準(zhǔn)?？勺鳛槌叽缁鶞?zhǔn)的有如下幾種： 1）設(shè)備筒體、封頭和接管的軸對(duì)稱中心線 2）筒體

34、和封頭的結(jié)合處，設(shè)備法蘭的端面，支座的底面。 3）接管伸出長(zhǎng)度以接管中心線和相連接零件的外表面的交點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。 尺寸基準(zhǔn)選擇既要保證設(shè)備在制造和安裝時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，又要便于測(cè)量檢查，重要尺寸盡量集中標(biāo)注于主視圖，除參考尺寸、外形尺寸外，不允許標(biāo)注封閉尺寸，尺寸線應(yīng)盡量安排在視圖的右側(cè)和下方。 3.5 圖面技術(shù)要求、技術(shù)特性表及管口表 根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，壓力容器設(shè)計(jì)總圖或裝配圖應(yīng)注明下列內(nèi)容： 設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)壓力；最大允許工作壓力（必要時(shí)）； 介質(zhì)名稱（必要時(shí)注明其特性）；容積；壓力容器凈重； 焊接接頭系數(shù)；腐蝕裕量；熱處理要求（必要時(shí)）；

35、壓力試驗(yàn)要求（包括試驗(yàn)壓力、介質(zhì)、種類等）； 對(duì)包裝、運(yùn)輸、安裝的要求（必要時(shí)）； 特殊要求，如換熱器應(yīng)注明換熱面積和程數(shù)；夾套壓力容器應(yīng)分別注明殼體和夾套的試驗(yàn)壓力等。 下面介紹圖面技術(shù)要求、技術(shù)特性表和管口表的內(nèi)容。 1) 技術(shù)要求 技術(shù)要求應(yīng)寫在圖紙的右上方，可用條文表示，也可用數(shù)據(jù)表格形式加文字條款的形式表示（此時(shí)表格中已含有技術(shù)特性的內(nèi)容）。當(dāng)技術(shù)要求內(nèi)容過多，在圖紙上寫不下時(shí)，也可以單獨(dú)編寫。單獨(dú)編寫的技術(shù)要求稱為技術(shù)條件。 一般來說，技術(shù)要求應(yīng)包括對(duì)設(shè)備在制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收時(shí)應(yīng)遵循的規(guī)范和規(guī)定、以及對(duì)于材料、表面處理及涂飾、潤(rùn)滑、包裝、保管和運(yùn)輸?shù)鹊奶厥庖蟆? 鋼制壓

36、力容器的技術(shù)要求，大致包括下列幾列幾方面的內(nèi)容： a. 按哪一個(gè)通用技術(shù)條件規(guī)定制造，如GB150中的有關(guān)規(guī)定。 通用技術(shù)條件是為了使制造廠對(duì)壓力容的制造、檢驗(yàn)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，把各種壓力容器制造中的共同性問題予以歸納并制定成標(biāo)準(zhǔn)，成為壓力容器制造中的最低質(zhì)量要求，其內(nèi)容包括材料驗(yàn)收、尺寸允差、焊縫布置、焊縫熱處理、試驗(yàn)方法和驗(yàn)收規(guī)則（焊接接頭、機(jī)械性能檢測(cè)、壓力試驗(yàn)等）、標(biāo)志包裝運(yùn)輸?shù)取? 通用技術(shù)條件（標(biāo)準(zhǔn)）所反映的僅是制造和檢驗(yàn)中的共性問題和產(chǎn)品的最低質(zhì)量要求，往往不會(huì)滿足各類壓力容器產(chǎn)品的全部要求。對(duì)于一臺(tái)壓力容器而言，由于選材、結(jié)構(gòu)和操作條件的不同，或多或少總還有些超出通用技術(shù)條

37、件（標(biāo)準(zhǔn)）的特殊要求，這些特殊要求都必須在圖面技術(shù)要求中注明。 這些特殊要求可能包括下述幾項(xiàng)： b. 焊接要求：不同鋼材，不周結(jié)構(gòu)、不同制造方法及不同用途的壓力容器，其所選用的焊接材料（焊條、焊絲和焊劑）、焊接結(jié)構(gòu)型式和尺寸、焊前預(yù)熱和焊后熱處理要求等是不同的，需在技術(shù)要求中注明。 當(dāng)焊接材料、焊接接頭的型式及尺寸采用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，需在技術(shù)要求中加以說明，此時(shí)焊縫型式只用焊縫代號(hào)標(biāo)明即可。 在石油化工壓力容器中，有關(guān)焊接結(jié)構(gòu)的通用技術(shù)條件（標(biāo)準(zhǔn)）主要采用JB/T4709《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》。 c. 檢測(cè)要求：關(guān)于焊縫的無損檢測(cè)要求，一般是根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)在GB150規(guī)定的范圍內(nèi)選

38、取，為了強(qiáng)調(diào)施工的方便，一般在技術(shù)要求中重復(fù)寫出檢測(cè)長(zhǎng)度的百分率，例如縱焊縫檢測(cè)長(zhǎng)度占總長(zhǎng)的%。 d. 檢驗(yàn)要求：一般壓力容器在制造完成后，均需做壓力試驗(yàn)，以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面的檢驗(yàn)。在技術(shù)要求中應(yīng)寫明此點(diǎn)，并寫明試驗(yàn)壓力（表壓），對(duì)做氣壓試驗(yàn)或氣密性試驗(yàn)的容器，應(yīng)寫出試驗(yàn)壓力（表壓）和加壓介質(zhì)的種類。 e. 管口方位：對(duì)管口方位應(yīng)明確寫明“管口方位按本圖”或“管口方位見管口方位圖”。 f. 其它特殊要求。 2) 技術(shù)特性表 在設(shè)備總圖或兼做總圖的裝配圖上，需繪制產(chǎn)品的技術(shù)特性表（采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表時(shí)，技術(shù)特性數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表中）。 對(duì)于一般過程設(shè)備，技術(shù)特性表中應(yīng)填寫設(shè)計(jì)壓力、工作壓力（指

39、表壓，如為絕壓應(yīng)注明“絕壓”）、設(shè)計(jì)溫度、工作溫度、焊接接頭系數(shù)、腐蝕裕度以及容器類別等。此外應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型填寫相應(yīng)的內(nèi)容，如對(duì)容器類填寫全容積，必要時(shí)還應(yīng)填寫工作容積；對(duì)專用化工設(shè)備應(yīng)填寫主要物料名稱，如系有毒、易燃、易爆或腐蝕性較強(qiáng)的物料應(yīng)詳細(xì)填寫。 3) 管口表 一般管口表應(yīng)填寫管口符號(hào)、公稱尺寸、連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)、用途或名稱等項(xiàng)內(nèi)容。 管口符號(hào)按a、b、c、……，順序由上而下填寫，當(dāng)管口規(guī)格、連接標(biāo)準(zhǔn)、用途完全相同時(shí)，可合并成一項(xiàng)填寫，如f1-2。 不對(duì)外連接的管口，連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)和連接面形式兩欄內(nèi)用斜細(xì)實(shí)線表示，如人孔、手孔等。 螺紋連接的管口，連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)欄內(nèi)填寫螺紋規(guī)格如M2

40、4等，連接面形式欄內(nèi)填寫內(nèi)螺紋或外螺紋。 4.設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書屬于技術(shù)文件，是包括設(shè)計(jì)計(jì)算在內(nèi)的全部設(shè)計(jì)工作的整理和總結(jié)，是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)。編寫一份完整的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要組成部分。 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書由下述幾部分組成： 1) 封面：設(shè)計(jì)題目，學(xué)校、院、專業(yè)、班級(jí)，指導(dǎo)教師，完成年月。 2) 目錄。 3) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。 4) 正文：是設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的主要部分，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選擇，強(qiáng)度計(jì)算，其它技術(shù)說明。編寫時(shí)要注意如下幾點(diǎn)： a. 說明書與圖紙表達(dá)要一致，不可相互矛盾。 b. 計(jì)算要正確，引用資料和數(shù)據(jù)要合理。 c. 要求論述清楚，層次分明，文字精煉準(zhǔn)確，字跡清楚工整，插圖簡(jiǎn)明正確。 d. 引用的重要資料要有相應(yīng)的文獻(xiàn)索引（附參考資料編號(hào)）。 e. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖應(yīng)按比例繪制，尺寸標(biāo)注要齊全。 f. 統(tǒng)一采用法定計(jì)量單位，并用規(guī)定（或習(xí)慣）的符號(hào)表示。 g. 正確使用簡(jiǎn)化字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。 5) 參考文獻(xiàn)。圖書著錄格式為： [序號(hào)]著者. 書名. 出版地(如北京): 出版者(如化學(xué)工業(yè)出版社). 出版年; 頁(yè)次 6) 結(jié)束語(yǔ)。 說明書采用統(tǒng)一規(guī)格的紙張書寫，并統(tǒng)一裝訂成冊(cè)，與設(shè)計(jì)圖紙一起裝入文件袋中親自交指導(dǎo)教師。 附錄1 換熱器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 12