淺談壓力容器封頭的選擇都有什么不同

2022-06-30 10:44:14

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壓力容器封頭的選擇應根據實際需要進行全面的技術經濟分析，不僅要考慮應力分布規律和封頭形狀，還要考慮焊接、沖壓和裝配的難度。

幾何方面

在體積相同的情況下，半球形封頭的表面積最小，橢圓封頭與碟形封頭基本相同。

動力學

在相同的工作壓力、壁厚和直徑下，半球形封頭中的應力最小，兩個方向的膜應力相等，沿經度均勻分布。如果連接到壁厚相同的圓筒上，邊緣附近的較大應力與膜應力相同，沒有明顯差異。

橢圓封頭的應力不如半球封頭均勻，但橢圓封頭優于碟形封頭。當di/（2H）=2等于壁厚時，頂點處的應力較大，出現周向壓應力。當連接氣缸時，橢圓封頭可以達到與氣缸相同的強度。

半球形封頭

碟形封頭的機械缺點是其折邊半徑R較小。該折邊區域的存在使得頭部的經度不連續，導致較大的經度彎曲應力和周向壓縮壓力。然而，r/r越小，折疊區域中的這些應力越大，因此周向裂紋的可能性越大。

當r=0時，碟形封頭成為無折邊的球形封頭，應力峰值出現在斷點處，封頭的力學性能較差，斷點處的焊縫將成為危險源，封頭與筒體之間的角焊縫為全熔透結構。

在壓力容器中，錐形封頭用于使錐形殼體有利于流體的排放和均勻分布。就錐頭的機械特性而言，錐頂部分的強度非常高，通常無需在錐頂開孔。

制造和材料消耗

各種封頭一般通過敲擊、沖壓、滾壓或爆破成型，半球形和橢圓形封頭通常通過沖壓成型。在組裝和焊接之前，也可以將大半球形封頭沖壓成球形。碟形封頭通常通過沖壓、敲擊或爆破形成，折疊部分可以敲擊或軋制。

從制造工藝分析，封頭越深，直徑和壁厚越大，制造難度越大，尤其是使用高強度鋼時，整體沖壓半球形封頭不如橢圓封頭容易制造。橢圓頭必須具有橢圓模具的幾何形狀，并由手工制造。橢圓封頭具有很大的制造靈活性，錐形封頭的錐形尖端難以滾動。為了避免制造困難和降低錐體高度，當錐體頂角較小時，有時會添加組合頭（如球頭）。