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容器封头 （端盖）

第四节 内压圆筒封头的强度设计. 半球形封头. 椭圆形封头. 凸形封头. 碟形封头. 容器封头 （端盖）. 球冠形封头. 锥形封头. 平板封头. 一、半球形封头. 结构： （ 1 ）整体半球壳体； （ 2 ）焊接半球壳体 -- 瓜瓣组焊。. 半球形封头是由半个球壳构成的，它的计算壁厚公式与球壳相同. 图 4-3 半球形封头. 二、椭圆形封头 —— 椭圆壳应力分布. 为什麽要有直边？ （ 1 ）保证封头的制造质量； （ 2 ）不连续点与环焊缝分开，从而避免边缘应力与焊接应力、膜应力集聚，降低合应力 。. 1. 椭圆封头的结构 ：.

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容器封头 （端盖）

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Presentation Transcript

  1. 第四节 内压圆筒封头的强度设计 半球形封头 椭圆形封头 凸形封头 碟形封头 容器封头 （端盖） 球冠形封头 锥形封头 平板封头

  2. 一、半球形封头 • 结构：（1）整体半球壳体； • （2）焊接半球壳体--瓜瓣组焊。 半球形封头是由半个球壳构成的，它的计算壁厚公式与球壳相同 图4-3 半球形封头

  3. 二、椭圆形封头 ——椭圆壳应力分布

  4. 为什麽要有直边？（1）保证封头的制造质量；为什麽要有直边？（1）保证封头的制造质量； （2）不连续点与环焊缝分开，从而避免边缘应力与焊接应力、膜应力集聚，降低合应力。 1.椭圆封头的结构： • 2. 壁厚的计算公式 • 椭球壳壁内应力的大小及变化受a/b值的影响，——形状系数K。 • 厚度计算公式为：

  5. 椭圆形封头

  6. 结论：当椭球壳的长短半轴a/b＞2时，椭球壳赤道上出现很大的环向应力，其绝对值远大于顶点的应力，从而引入形状系数K。（也称应力增加系数）结论：当椭球壳的长短半轴a/b＞2时，椭球壳赤道上出现很大的环向应力，其绝对值远大于顶点的应力，从而引入形状系数K。（也称应力增加系数） 标准椭圆封头K=1（a/b=2）,计算厚度公式为

  7. K 1 δ D ≤ 时， ≥ 0.15% e i K 1 0.30% δ D ＞ 时， ≥ e i 椭圆封头最大允许工作压力计算公式 GB150-1998规定 椭圆形封头标准为JB／T4737—95

  8. 三、碟形封头 图4-5 碟形封头 碟形封头的组成

  9. 碟形壳的应力分布：

  10. 1.34 0.15% δ D ≤ 时， ≥ M e i M 1.34 0.30% δ D ＞ 时， ≥ e i 形状系数 计算厚度公式 标准碟形封头计算厚度公式 GB150-1998规定

  11. 四、球冠形封头（无折边球形封头） 1.结构

  12. 2.壁厚计算公式： 式中 Di——封头和筒体的内直径； Q —— 系数，见书图4-9。

  13. 五、锥形封头 锥壳应力分布？

  14. 广泛应用于许多化工设备的底盖，它的优点是便于收集与卸除这些设备中的固体物料。此外，有一些塔设备上、下部分的直径不等，也常用锥形壳体将直径不等的两段塔体连接起来，这时的锥形壳体称为变径段。 锥形封头厚度计算公式 Dc 锥壳大端直径

  15. 为减小边缘应力，锥形封头结构常有如下结构 （1）局部加强 α≤30的大端 及α≤45 的小端 (2)加过渡圆弧 α ＞30的大端 及α＞45 的小端 受内压带折边锥形封头 受内压无折边锥形封头

  16. 五、平板封头 是常用的一种封头。其几何形状有圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方形等，最常用的是圆形平板封头。 在各种封头中，平板结构最简单，制造就方便，但在同样直径、压力下所需的厚度最大，因此一般只用于小直径和压力低的容器。 但有时在高压容器中，如合成塔中也用平盖，这是因为它的端盖很厚且直径较小，制造直径小厚度大的凸形封头很困难。

  17. 圆平板封头

  18. 周边简支： 1.平板内应力状态 根据强度条件：

  19. 周边固支： 根据强度条件：

  20. 平板封头厚度设计公式 实际情况是介于简支和固支中间，系数在0.188--0.31之间，归结为一个结构特征系数K, 平板壁厚计算公式为： 平板封头的计算厚度 mm 计算直径 mm 计算压力 MPa 焊接接头系数 结构特征系数 材料在设计温度下的许用应力 MPa

  21. 例题 确定精流塔封头形式及尺寸。塔径Di=600mm，壁厚Sn=7mm，材质为16MnR（GB6654-96) ，计算压力Pc=2.2MPa, 工作温度t=-3～-20°C。 【解】确定参数： Pc=2.2MPa， Di=600mm，C2=1mm,[s]=170MPa 。封头材质选16MnR（GB6654-96) 1.半球形封头 补充参数：半球形封头与筒体连接的环焊缝属于封头内的部分，采用带垫板单面对接焊，局部无损探伤， φ=0.8 。 计算壁厚为： Sd=2.4+1.0=3.4(mm) C1=0.25mm 名义壁厚为 Sn=3.4+0.25=3.65(mm) 取4mm。 Sn=3.7mm,板厚仍然为4mm。

  22. 2.用标准椭圆形封头 • 此封头可以整板冲压，φ=1。 • 计算壁厚为： Sd=3.9+1.0=4.9(mm) 取C1=0.25mm 名义壁厚为 Sn=4.9+0.25=5.15(mm) 板厚为6mm。 3.采用标准碟型封头 Sd=4.67+1.0=5.67(mm) 取C1=0.25mm, 名义壁厚为 Sn=5.67+0.25=5.92(mm) 取6mm。

  23. （4）采用平板封头 板厚计算公式为： 选结构形式为表4-19中第9种，K=0.3 ，f=1 ，Dc=600mm。 Sp=37.4(mm) . Sd=37.4+1=38.4(mm) 查得C1=0.25mm, 名义壁厚为Sn=38.65mm,圆整后取40mm。

  24. 各种封头计算结果比较

  25. 六、封头的选择 封头的选择主要根据设计对象的要求， 并考虑经济技术指标。 1、几何方面 单位容积的表面积，半球形封头为最小。 椭圆形和碟形封头的容积和表面积基本相同， 可以认为近似相等。

  26. 2、力学方面 半球形封头的应力分布最好 椭圆形封头应力情况第二 碟形封头在力学上的最大缺点在于其具有较小的折边半径r 平板受力情况最差 3、制造及材料消耗方面 封头愈深，直径和厚度愈大，制造愈困难

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