第一章 水暖管道施工基础知识
第一章  水暖管道施工根底常识
                        第一节  管道系统元件DN及PN
    一、公称直径DN
管道工程中，管子种类繁多，管子的大小通常用管外径D和管内径d暗示，量度使用过程中，由于用途不一，需要多种直径相应的管路附件〔包罗 管件、阀门、法兰等〕，这样，管材和附件的直径尺寸就相当多，给制造、设计和施工造成了不便，为了能批量出产、降低成本，提高效益，使管道系统元件具有通用性和互换性，必需对管子和管路附件实行尺度化，而公称直径又是管道工程尺度化的重要内容。所谓公称直径就是各种管道元件的通用口径，又称公称尺寸〔此刻国际上遍及使用公称尺寸这一称呼〕、公称通径、公称口径，用符号DN暗示，DN是用于管道系统元件的字母和数字组合的尺寸标识。它由字母DN和后跟无因次的整数数字组成。这个数字与端部连接件的孔径或外径〔用mm暗示〕等特征尺寸直接相关。现行管道元件的公称直径按GB/T1047-2005之规定，列表1-1。
表1-1  管道元件的DN〔公称直径〕〔GB/T1047—2005〕     
  DN6
水管知识  DN40
  DN200
  DN600
DN1400
DN2600
  DN4000
  DN8
  DN50
  DN250
  DN700
  DN1500
  DN2800
  DN10
  DN65
  DN300
  DN800
  DN1600
  DN3000
  DN15
  DN80
  DN350
  DN900
  DN1800
  DN3200
  DN20
  DN100
  DN400
  DN1000
  DN2000
  DN3400
  DN25
  DN125
  DN450
  DN1100
  DN2200
  DN3600
  DN32
  DN150
  DN500
  DN1200
  DN2400
  DN3800
注：1．除在相关尺度中另有规定，字母DN后面的数字不代表测量值，也不克不及用于计算目的。
    2．采用DN标识系统的那些尺度，应给出DN与管道元件的尺寸的关系，例如DN/OD或DN/ID。
二、管道元件公称压力PN
PN是与管道系统元件的力学性能和尺寸特性相关、用于参考的字母和数字组合的标识。它由字母PN和后跟无因次的数字组成。管道的公称压力列于表1-2。
表1-2  管道元件的PN〔公称压力〕  〔GB/T1048—2005〕
  DIN系列
PN
PN6
PN10
PN16
PN25
PN40
PN63
PN100
ANSI系列
PN20
PN50
PN110
PN150
PN260
PN420
  —
  —
注：必要时允许选用其他PN值
    关于公称压力PN需做如下解释：
    字母PN后面的数字不代表测量值，不该用于计算目的，除非在有关尺度中另有规定。
    除与相关的管道元件尺度有关联外，术语PN不具有意义。
    管道元件许用压力取决于元件PN的数值，材料和设计以及允许工作温度等，许用压力在相应尺度的压力-温度等级表中给出。
    具有同样PN和DN数值的所有管道元件同与其相配的法兰应具有不异的配合尺寸。
    以上是GB/T1048—2005关于公称压力PN的定义和注释。这样的解释令一般读者有点费解。出格是初级读者和已经习惯了GB1048—70和GB1048—90对公称压力定义的读者。为了把公称压力PN说得更清楚一些，我们有必要回忆一下GB1048—70和GB1048—90对公称压力PN的解释。
    〔1〕GB1048—70对公称压力的解释
    公称压力是为了设计、制造和使用便利而规定的一种尺度压力，用Pg暗示，其后附加压力数值。公称压力数值上正好等于第一级工作温度下最大工作压力。
    〔2〕GB1048—90对公称压力的解释
    公称压力是指与管道元件的机械强度有关的设计给定压力，用PN暗示，其后附加压力数值，单元是MPa。如公称压力4.0MPa，记为PN4.0MPa。
    通过以上比较，毫无疑问GB/T1048—2005关于公称压力PN的定义和注释是严谨而抽象的。我们可以这样理解：PN是与管道系统元件的力学性能和尺寸特性相关、用于参考的字母和数字组合的标识，数值上等于基准温度下最大允许工作压力。不同材料的成品，其基准温度不同。塑料成品的基准温度为20℃，碳钢成品的基准温度是200℃，合金钢成品的基准温度是250℃，铜成品的基准温度是120℃，铸铁成品的基准温度是120℃。公称压力PN对应于准温度下的最大允许的工作压力见表1-3。
表1-3  公称压力PN对应于基准温度下的最大允许工作压力
PN
6
10
16
20
25
40
50
63
100
110
150
260
420
Pmax
MPa
1
2
4
5
10
11
15
26
42
bar
6
10
16
20
25
40
50
63
100
110
150
260
420
第二节  热塑性塑料管材公称外径、公称压力、通用壁厚 
    塑料加热后软化具有可塑性，可制成多种形状的成品，冷却后又结硬，可屡次加热，反复成型，这类塑料是热塑性塑料。常用的热塑性塑料有聚氯乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、有机玻璃等。用热塑性塑料制成的管子是热塑性塑料管。常用的热塑性塑料管有：硬聚氯乙烯塑料管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管、丙烯腈——丁二烯——苯乙烯〔ABS〕塑料管等。
一、流体输送用热塑性塑料管材公称外径、公称压力
    1．术语
    〔1〕公称外径dn     
    管材或管件插口外径的规定命值，单元为mm。在热塑性塑料管材系统中，它适用于除法兰和用螺纹尺寸暗示的部件外的所有热塑性塑料管道系统部件。为便于参考采用整数值。公称外径是管材产物尺度中规定的最小平均外径dem，min。
    〔2〕外径de     
1〕平均外径dem。管材或管件插口端任意横断面的外圆周长除以π，并向大圆整到得到的数值。
    2〕最小平均外径dem，min。在管材产物尺度中规定的平均外径的最小允许值，数值上等于公称外径dn。
    〔3〕压力
    1〕公称压力PN。公称压力PN是与管道系统部件的力学性能相关用于参考的标识。是指管材在温度为20℃时，最大的允许工作压力。
2〕最大允许工作压力PPMS。考虑总体使用〔设计〕系数C后确定的管材允许压力，单元为MPa。
3〕工作压力。系统设计输送介质的压力。
    〔4〕置信下限
    置信下限是一个用于评价材料性能的应力值，指该材料制造的管材在20℃、50年的内水压下，置信度为97.5%时，预测的持久强度的置信下限，单元为MPa。
    〔5〕最小要求强度MRS
    最小要求强度MRS是将20℃、50年置信下限的值按GB/T321的R10或R20系列向下圆整到最接近的一个优先数得到的应力值，单元为MPa。当置信下限的值小于10MPa时，按R10系列圆整，当大于等于10MPa时，按R20系列圆整。MRS是单元为MPa的环应力值。
    〔6〕总体使用〔设计〕系数C
    总体使用〔设计〕系数C是一个大于1的数值，它的大小考虑了使用条件和管路其他附件的特性对管系的影响，是在置信下限所包含因素之外考虑的管系的安然裕度。
〔7〕温度
    1〕设计温度TD。水输送系统温度的设计值，单元为℃。
    2〕最高设计温度Tmax。仅在短期内呈现的设计温度TD的最高值。
    3〕故障温度Tmal。当控制系统呈现异常时，可能呈现的超过控制极限的最高温度。
2．公称外径dn 、公称压力PN、最小要求强度MRS的选定     
    〔1〕公称外径dn
    公称外径dn 应从表1-4中选定。
〔2〕公称压力PN
公称压力PN应从表1-5中选定。
〔3〕最小要求强度MRS
最小要求强度MRS应从表1-6中选定。
表1-4  公称外径dn的允许值  mm〔摘自GB/T4217-2021〕
10
40
125
250
500
1000
3
12
50
140
280
560
1200
4
16
63
160
315
630
1400
5
20
75
180
355
710
1600
6
25
90
200
400
800
1800
8
32
110
225
450
900
2000
    表1-5  公称压力级别PN〔对应最大允许工作压力PPMS〕〔摘自GB/T4217-2021〕
PN
1
4
5
6
8
10
16
20
PPMS
MPa
bar
1
4
5
6
8
10
16
20
如要求更高的公称压力，应从GB/T321中的R5系列或R10系列拔取
表1-6  最小要求强度允许值MRS  MPa  〔摘自GB/T4217-2021〕
1
20
8
14
4
10
16
25
40
2
5
18
28
  注：从1到10的各个值选自GB/T321中的R10系列〔增量25%〕，大于10的值选自GB/T321中的R20系列〔增量12%〕
二、热塑性塑料管材通用壁厚
    1．术语
    〔1〕壁厚
    1〕公称壁厚en。用于暗示管材壁厚的一个数值，单元为mm。它等于任一点最小允许壁厚ey，min经圆整后的数值。
    2〕任意一点壁厚ey。管材或管件上任意一点测得的壁厚 。
    3〕最小壁厚emin。管材或管件圆周上任意一点壁厚的规定最小值。
4〕最大壁厚emax。管材或管件圆周上任意一点壁厚的规定最大值。
〔2〕设计应力
在规定条件下的允许应力，等于最小要求强度〔单元为MPa〕除以总体使用系数C。
                                                        〔1-1〕
    〔3〕尺度尺寸比SDR
管材的公称外径与公称壁厚的比值，按公式SDR=dn/en计算并按必然规那么圆整。SDR由公式〔1-2〕、〔1-3〕之一计算。
                                                    (1-2)
            或                                      (1-3)
式中  dn ——管材公称外径，mm；
      en ——管材公称壁厚，mm；
      MRS——最小要求强度，MPa；
      PPMS——最大允许工作压力，MPa；
      C——总体使用(设计)系数；
  ——设计应力，MPa。

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