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封 头 管帽 是容器的一个部件,是以焊接方式连接筒体。(如下图)根据几何形状的不同,可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种,其中球形、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头。在焊接上分为对焊封头,承插焊封头。用于各种容器设备,如储罐、换热器、塔、反应釜、锅炉和分离设备等。材质有碳钢(A3、20#、Q235、Q345B、16Mn等)、不锈钢(304、321、304L、316、316L等)、合金钢(15Mo3 15CrMoV 35CrMoV 45CrMo)、铝、钛、铜、镍及镍合金等。
压力容器封头的种类非常多,主要有凸形封头、锥壳、变径段、平盖及紧缩口等,其中凸形封头包括半球形风头、椭圆形封头、蝶形封头和球冠形封头。根据工艺条件的要求、制造的难易程度和材料的消耗等情况来决定采用什么样的封头。
(1)半球形封头
结构:半球形封头为半个球壳。如图1-2(a)所示
优点:在均匀的内压作用下,薄膜应力比同直径圆筒体小50%,是最理想的结构形式。球形封头单位容积的表面积小,在其工作压力相同、直径、壁厚相等的情况下所受到的应力为最小,并且两向薄膜的应力大小相等,而且沿经线的分布方向是均匀的。如果在使用的过程中,连接筒体直径和其直径相等,边缘附近的最大应力与薄膜应力并无明显不同。
缺点:对于直径较小,深度较大的情况,冲压整体零件比较困难,对于大直径一般采用分瓣冲压,然后对其进行拼接,但带来的拼接工作量也较大。
应用:用于压力较高、直径较大的高压容器和特殊需要的场合。
(2)椭圆形封头
结构:由一个短圆筒和一个半球面组成。如图1-2(b)所示
优点:直边段作用是避免封头和筒体的连接焊缝处出现经向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状况。椭圆形封头经线曲率的变化呈现平滑连续状态,经过冲压成型很容易制造。
应用:是目前主要应用在中低压容器中。
(3)蝶形封头
结构:球面封头但带有折边,由球面体(半径为Ri)、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分组成。如图1-2(c)所示,对于标准蝶形封头,Ri=
0.9Di,r=
0.17Di。
优点:蝶形成型的钢模制造简单,且生产成本较低,故利用可以利用过渡环来降低封头的深度。