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压力容器封头的选用原则

发布时间:2022-08-22

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选用原则

应根据工作条件的要求,既要考虑封头的形状及其应力的分布规律,又要考虑冲压、焊接、装配的难易程度,进行全面的技术和经济分析。

几何方面

同体积以半球形封头表面积为最小,椭圆形封头与碟形基本相同。

力学方面

在直径、壁厚、工作压力相同的条件下,半球封头应力最小,两向薄膜应力相等,而且沿经线均匀分布,如与壁厚相等的筒体连接,边缘附近的最大应力与薄膜应力并无明显不同。

椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀,但比碟形封头要好些,顶点处应力最大,在赤道上出现周向压应力,当Di/(2h) =2与壁厚相等的筒体连接时,椭圆形封头可以达到与筒体等强度。

碟形封头在力学上的最大缺点在于具有较小的折边半径r,这一折边区的存在使得封头的经线不连续,以致使该处产生较大的经向弯曲应力和周向压应力。不过r/R越小,则折边区的这些应力就越大,因而有可能发生周向裂纹,亦可能出现周向折皱。当r=0时,碟形封头成为无折边球形盖,封头的力学性能不好,在折点的局部区将出现峰值应力,折点处的焊缝将成为危险源,封头与筒体的角焊缝为全焊透结构。

锥形封头在化工容器中采用的目的是锥形壳体有利于流体均匀分布和排料,锥形封头就力学特点来说,锥顶尖部分强度很高,在锥顶尖开孔一般不需补强。

制造方面及材料消耗

各种封头一般是由敲打、冲压、滚卷或爆炸成型制造,半球形与椭圆形封头通常用冲压的方法制造,大型半球形封头亦可先冲压成球瓣,然后组对拼焊而成,碟形封头通常用敲打、冲压或爆炸成型,折边部分可滚压或敲打制成。

从制造工艺分析,封头越深,直径与壁厚越大,越不易制造成,尤其当选用高强钢更如此。整体冲压半球形封头不如椭圆形封头好制造。椭圆形封头必须有几何正确的椭圆面模具,人工敲打制造。椭圆形封头制造灵活性大,锥形封头的锥顶尖部分很难卷制,当锥顶角较小时,为了避免制造上的困难和减小锥体高度,有时可以采用组合式封头(如加圆球面顶)。


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