壓力容器根據(jù)封頭的特點選用
封頭是圓筒形容器的主要承壓部件。它作為容器的封閉端,與圓筒體組成一個完整的密閉容器。習慣上,容器封頭常常是指與圓筒體焊接連接成不可拆的容器端部結構;而與筒體由螺栓蘭等連接的可拆結構,則稱之為端蓋。封頭的型式較多,以它的縱剖面曲線形狀來分,有半球形、碟形、橢圓形、無拆邊球形、錐形及平板形等多種。在壓力作用下,封頭殼壁上的應力的大小和分布都與它的型式、形狀有關。如何正確選用封頭的型式與尺寸參數(shù),也是壓力容器設計中與有關的一個問題。通常在壓力容器設計中,平板封頭是很少采用的,只是一些中、低壓容器的人孔或手孔中用作蓋板。錐形封頭一般也只是用于某些用途的場合。
半球形封頭:實際上就是個半球體。由于它的高度()太大(與半徑相同),整體壓制成形比較困難,直徑較大的半球形封頭一般都是由幾塊大小相同的梯形球瓣板和頂部的一塊圓形球面板(球冠)組焊而成。圓板的作用是把梯形球瓣板之間的焊縫保持有的間隔距離,以防止焊縫重疊或過分靠近致使金屬材料過熱,或產(chǎn)生太大的焊接應力和變形。半球形封頭也和球形容器一樣,作為一種承壓的簡單殼體,它是理想的型式,因為在直徑相同、承受壓力相等的條件下,它所需的厚度小。為便于焊接,避免在焊縫外造成壁厚的不連續(xù),實用中常取厚度與圓筒體相同。這樣,半球形殼體的優(yōu)越性就得不到發(fā)揮。除了壓力較高、直徑較大的貯罐或有其它需要的壓力容器外,一般都較少采用半球形封頭。
碟形封頭:碟形封頭又稱帶折邊的球形封頭。它由幾何形狀不同的三個部分組成:(1)球面體(球冠),半徑為Rc,是部分;(2)圓筒體(俗稱直邊),是與筒體連接的部分;(3)過渡圓弧(俗稱折邊)。
由于碟形封頭的制造比較容易,可以用手工鍛打的方法成型,早期制造的壓力容器,大多采用碟形封頭。但它的受力狀況不太好,近年來已逐漸被橢圓形封頭所取代。
橢圓形封頭:橢圓形封頭是個半橢球體。它的縱剖面是條半橢圓曲線。曲線的曲率半徑連續(xù)變化,沒有形狀突變處。因而封頭的應力分布比較勻稱,受力狀況比碟形封頭優(yōu)越。我國規(guī)定的標準橢圓形封頭,半徑與高度之比為2.0。這樣,封頭和與它相連接的圓筒體就可以采用相同的材料和相等的壁厚,組焊比較方便。近期制造的鍋爐與壓力容器,大部分都采用橢圓形封頭。
錐形封頭 錐形封頭實際上是一段錐形圓筒體。因為它的并不以錐尖封閉,而是用法蘭等結構與小蓋板或管道連接。錐形封頭的大端,可以與容器的圓筒體直接焊接,也可以用過渡圓弧部分(俗稱折邊)與圓筒體焊接連接。前者稱為無折邊的錐形封頭;后者,即帶有過渡圓弧部分的,稱帶折邊錐形封頭。無折邊錐形封頭由錐體直接連接圓筒體殼體形狀發(fā)生突變,在連接處附近產(chǎn)生較大的附加彎曲應力,壓力容器用得較少。只是一些壓力較低、直徑也較小的容器有時采用,但錐體半頂角不能大于30度;,并應采用局部加強結構。