筒体和封头标准
筒体与封头
螺母、.
管法兰
结构形式:板式平焊法兰、对焊法兰、整体法兰和 法兰盖.
密封形式:凸面、凹凸面、隼槽面、全平面.
板式平焊法兰
对焊法兰
整体法兰
法兰盖
凸面
凹凸面
榫槽面
全平面
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筒体与封头
化工制图
二组
筒体是设备的主体部分,一般由
钢板卷焊而成,直径较小的(<500mm) 或高压设备的筒体一般采用无缝钢 管.
封头是设备的重要组成部
分,它于筒体一起构成设备的壳
体.
封头形式:椭圆形,碟形,锥形及球冠 形等. 椭圆形封头最为常见.
封头和筒体连接方式:直
接焊接,形成不可拆卸的连 接；分别焊上法兰，通过
螺纹连接构成可拆卸的 连接.
当筒体由钢板卷制时,筒体及其所 对应的封头公称直径等于内径(代 号EHA)
当筒体由无缝钢板作筒体时, 则以 外径为筒体及其所对应的封头公 称直径 (代号EHB).
EHA
EHA
EHB
标记
法兰
法兰连接是一种可拆连接.
法兰就是连接在筒体 封头或管子一端的一
圈圆盘,圆盘均匀分布若干个螺栓孔,两节筒体 (或管子)或筒体与 封头通过一对法兰,用螺栓 连接在一起.
外压薄壁圆筒与封头的强度设计
• 引言 • 外压薄壁圆筒的基本理论 • 封头的设计与计算 • 外压薄壁圆筒与封头的强度校核 • 案例分析 • 结论与展望
01
引言
主题介绍
01
外压薄壁圆筒与封头是压力容器 的重要组成部分，其强度设计直 接关系到压力容器的安全性能和 使用寿命。
02
外压薄壁圆筒与封头的强度设计 涉及到材料、工艺、结构等多个 方面，需要综合考虑各种因素， 确保设计的安全性和可靠性。
校核方法
采用有限元分析、实验测试和工程经验相结合的方法，对外压薄壁圆筒与封头进 行强度校核。
薄壁圆筒的强度校核
周向应力校核
根据薄壁圆筒承受外压时的受力状态，计算周向 应力并进行校核。
轴向应力校核
考虑薄壁圆筒的长度和直径之比，计算轴向应力 并进行校核。
径向应力校核
根据薄壁圆筒的径向受力状态，计算径向应力并 进行校核。
02
外压薄壁圆筒的基本理论
外压薄壁圆筒的定义
定义
外压薄壁圆筒指的是承受外部压 力的薄壁圆筒结构，通常由金属 材料制成，具有较薄的壁厚。
特点
外压薄壁圆筒具有较高的承载能 力和较轻的重量，广泛应用于石 油、化工、食品等行业的压力容 器制造。
外压薄壁圆筒的受力分析
受力类型
外压薄壁圆筒主要承受外部压力、自 身重力和其他附加载荷，如温度、振 动等。
02
封头强度的计算
03
安全系数的确定
根据封头的受力分析和应力分析 结果，结合材料属性和设计规范， 进行封头强度的计算。
根据计算结果和设计要求，确定 安全系数，以确保封头的安全可 靠性。
04
外压薄壁圆筒与封头的强度校核
强度校核的原则和方法
筒体和封头标准及重量
1.筒体（摘自JB1153 —73）附表1筒体的容积、面积和质量2.椭圆封头（摘自JB/T 4737 —95）（见附表2、附表3）附表2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸公称直径DN mm 曲边高度h imm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm30.121 0.005300 75 25130.160 0.008 350 88 258 00.204 0.204400 100 259 90.223 0.223 407 70.254 0.254450 112 258 80.276 0.276401 1公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm30.371 0.02725170.397 0.031550 137 4030.414 0.033503 70.437 0.035254 30.465 0.039600 150 406 60.484 0.042505 4公称曲边直边内表容积公称曲边直边内表容积直径高度高度面积V 直径高度高度面积V DN h1 h2 A m3DN h1 h2 A m3附表2 续表注：当封头厚度n<10mm时，封头直边高度h2取25，当封头厚度10 < <20mm时，封头直边高度h2取40,当封头厚度3 n^20mm时，封头直边高度h2取50。
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筒体内外径与封头高度的比例
EHA型最常用，DN426以下才会用到EHB。
EHA形的高度这么算，封头内深是就是筒体直径D的1/4，封头总高就是1/4XDN+封头壁厚+封头直边段。
封头直边段一般是25mm和40mm，直径2000以下取25mm,2000以上取40mm （2000以下也有用40的，具体要看情况）。
比如DN1000，封头内深250，壁厚假设10mm，直边段取25，那封头总高是285mm
具体去看钢制压力容器用封头JBT4746-2002。
另外还有HG21607-1996异形筒体和封头不经常用到
EHA就是标准的椭圆长半径椭圆/短半径=2的标准封头
以内径为基准，内径1000（即椭圆长半径=500），那短半径就是250（即封头深）
EHB就是以外径为基准，因为小直径的容器，一般用管子作筒体，而管子是以外径为基准，壁厚由内径定的。
筒体和封头标准及重量
1.筒体（摘自J B1153－73）附表1筒体的容积、面积和质量公称直径DN mm 1米高的容积Vm31米高的内表面积F B（m2）1米高筒节钢板理论质量，kg厚度δ，mm3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 40000.0710.1260.1960.2830.3850.5030.6360.7851.1311.5392.0172.5453.1423.8014.5245.3096.1597.0308.0509.07510.18011.34012.5660.941.261.571.882.202.512.833.143.774.405.035.666.286.817.558.178.809.4310.0510.0811.3211.8312.5722303745304050606979893750627587991121241491731984460759010511913414917820823826729632235659791001211401591791992382783173563974364755145545936326727117517909912515017620022424929834839744649554559664469374279184189093998811915018021324027029635841847653659665571477483188195010081070112611861752112502803153484184875566276957148349039701040110811771246131513833633994795676367167958749601030111011901267134614241514158240845054063072080689598410801160120513381425151716061693178050360270080089799510931194129013901490158716871785188419806627708809871095120413141422153116401745185719652074218584096010801200131814351553167117901908202721452263238091410401170130014291556168418121940206921972325245325859861124126314001540167718151953209122292367250526432785105812061353150116501798194620942242239025332685283429852.椭圆封头（摘自JB/T 4737－95）（见附表2、附表3）附表2以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3 300 75 25 0.1211 0.0053550 13725 0.3711 0.0277350 88 25 0.1608 0.0080 40 0.3970 0.0313400 10025 0.2049 0.2049 50 0.4143 0.033740 0.2237 0.2237600 15025 0.4374 0.0353450 11225 0.2548 0.2548 40 0.4656 0.039640 0.2761 0.2761 50 0.4845 0.0424附表2续表公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3500 125 25 0.3103 0.3103650 16225 0.5090 0.0442 40 0.3338 0.3338 40 0.5397 0.0492 50 0.3495 0.3495 50 0.5601 0.0525700 175 25 0.5861 0.05451400 35025 2.2346 0.3977 40 0.6191 0.0603 40 2.3005 0.4202 50 0.6411 0.0641 50 2.3445 0.4362750 188 25 0.6686 0.06631500 37525 2.5568 0.4860 40 0.7040 0.0729 40 2.6275 0.5125 50 0.7276 0.0773 50 2.6746 0.5301800 200 25 0.7566 0.07961600 40025 2.9007 0.5864 40 0.7943 0.0871 40 2.9761 0.6166 50 0.8194 0.0922 50 3.0263 0.6367900 225 25 0.9487 0.11131700 42525 3.2662 0.6999 40 0.9911 0.1209 40 3.3463 0.7339 50 1.0194 0.1272 50 3.3998 0.75661000 250 25 1.1625 0.15051800 45025 3.6535 0.8270 40 1.2096 0.1623 40 3.7383 0.8652 50 1.2411 0.1702 50 3.7949 0.89061100 275 25 1.3980 0.19802000 50025 4.4930 1.1257 40 1.4499 0.2122 40 4.5873 1.1729 50 1.4844 0.2217 50 4.6501 1.20431200 300 25 1.6652 0.25452200 55025 5.4193 1.4889 40 1.7117 0.2714 40 5.5229 1.5459 50 1.7494 0.2827 50 5.5921 1.58391300 325 25 1.9340 0.32082400 60025 6.4323 1.9227 40 1.9953 0.3407 40 6.5453 1.9905 50 2.0361 0.3540 50 6.6207 2. 0358注：当封头厚度δn<10mm时，封头直边高度h2取25，当封头厚度10≤δn<20mm时，封头直边高度h2取40，当封头厚度δn≥20mm时，封头直边高度h2取50。
化工设备图样—化工设备常用零部件简介(化工制图课件)
NAS
PTFE ePTFE RPTFE
适用范围
公称压力 （PN/bar）
工作温度 （℃）
≤16
-50～+80
≤16
-20～+100
≤16
-20～+110
≤16
-20～+90
≤16
-30～+140
≤16
-20～+200
最大（p×T） （MPa×℃）
60 60 60 60 90 90
≤25
-40～+300
HG/T 20606 垫片 FF 200-10 SBR 【例】 公称尺寸DN100，公称压力PN25的突面法兰，选用厚度为1.5mm的 0Cr18Ni9（304）不锈钢包边的XB450石棉橡胶垫片，其规定标记为：
HG/T 20606 垫片 RF-E 100-25 XB450/304
提示：垫片在明细栏的“名称”栏中填写“垫片 FF 200-10”
三.法兰与接管
（5）管法兰用密封垫片 垫片作为法兰连接的主要元件，对密封起着重要作用。非金属垫片的“平” 指的是垫片的截面形状是简单的矩形，根据所配用的法兰密封面型式来划分、命名。用于全平面密封面 的称为FF型；用于突面、凹凸面、榫槽面密封面的，分别称为RF型、MFM型、TG型；在垫片内孔处 有用不锈钢将垫片包起来的，称为带内包边型，用于突面密封面，代号是RF-E。
一.筒体
压力容器公称直径/mm
内径为基准
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
各种封头的公称直径
各种封头的公称直径各种封头的公称直径封头公称直径(nominal diameter)，又称平均外径(mean outside diameter)。
指标准化以后的标准直径，以DN表示，单位mm，例如内径1200mm的容器的公称直径标记为DN1200。
它主要分为三方面：1. 压力容器的公称直径用钢板卷焊制成的筒体，其公称直径指的是内径。
若容器直径较小，筒体可直接采用无缝钢管制作。
此时，公称直径指钢管外径。
设计时，应将椭圆封头工艺计算初步确定的设备内径，调整为符合所规定的公称直径。
封头的公称直径与筒体一致。
2.管子的公称直径管路附件也用公称直径表示蝶形封头椭圆封头不锈钢封头，意义同有缝管。
工程中所用的无缝管，如输送流体用无缝钢管(GB8163-87)、石油裂化用无缝钢管(GB 9948-88)、化肥设备用高压无缝钢管（GB 6479-86)等，椭圆封头标记方法不用公称直径，而是以外径乘厚度表示。
标准中称此外径与厚度为公称外径与公称厚度。
输送流体用无缝钢管和一般用途无缝钢管分热轧管和冷拔管两种。
冷拔管的最大外径200mm；热轧管的最大外径为630mm。
在管道工程中，管径超过57mm时，常采用热轧管。
管径在57mm以内常选用冷拔管。
3. 容器零部件的公称直径有些零部件如法兰、支座等的公称直径，指的是与它相配的筒体、封头的公称直径。
DN2000法兰是指与DN2000筒体(容器)或封头相配的法兰。
DN2000鞍座是指支承DN2000mm容器的鞍式支座。
还有一些椭圆封头零部件的公称直径是与它相配的管子公称直径表示的。
如管法兰，DN200管法兰是指连接DN200mm管子的管法兰。
另有一些容器零部件，其公称直径是指结构中的某一重要尺寸，如视镜的视孔、填料箱的轴径等。
DN80(Dg80)视镜，其窥视孔的直径为80mm。
筒体和封头壁厚的计算
筒体和封头壁厚的计算计算基准：工作压力：6kgf/cm 2（表压）设计压力：10 kgf/cm 2（绝压）温度：常温筒体直径：φ2000；φ3000；φ40001、筒体壁厚的计算：根据公式[]pS t -Φ=σ2pD i 0 mm 式中：S 0——计算壁厚，mmP ——设计压力，kgf/cm 2D i ——圆筒内径，mm[σ]t ——设计温度下圆筒材料的许用应力，kgf/cm 2C ——壁厚的附加量φ——焊缝系数，取0.85选用材质为普通碳钢，《化工设备》（李健主编）第237页查得100℃以下的许用应力为1270 kgf/cm 2，把上述相关数据代入公式，得1085.0127022000100-⨯⨯⨯=S =9.30mm 实际应用壁厚：S=S 0+C C= C 1+C 2+C 3C 1——钢板厚度的负偏差，mmC 2——腐蚀裕度，mmC 3—加工减薄量，mm1C 2=1mm, C 3= S 0×10%=0.93mm故 C=0.8＋1＋0.93=2.73mmS=9.30＋2.73=12.03实际取12mm2、标准椭圆封头壁厚的计算：根据公式[]Kp K S t -Φ=σ2pD i 0 mm式中：S 0——计算壁厚，mmP ——设计压力，kgf/cm 2D i ——圆筒内径，mm[σ]t ——设计温度下圆筒材料的许用应力，kgf/cm 2C ——壁厚的附加量φ——焊缝系数，取0.85K ——系数，标准椭圆封头D i /2h i =2，查得K=1选用材质为普通碳钢，《化工设备》（李健主编）第237页查得100℃以下的许用应力为1270 kgf/cm 2，把上述相关数据代入公式， 得10185.01270220001010⨯-⨯⨯⨯⨯=S = 9.30 mm 实际应用壁厚：S=S 0+C C= C 1+C 2+C 3C 1——钢板厚度的负偏差，mmC 2——腐蚀裕度，mmC 3——加工减薄量，mm1C2=1mm, C3= S0×10%=0.93mm故C=0.8＋1＋0.93=2.73mmS=9.30＋2.73=12.03实际取12mm按上述方法，计算φ3000，φ4000时相应的筒体壁厚及封头壁厚为17mm,22mm。
筒体、封头标准
1514
1582
408
450
540
630
720
806
895
984
1080
1160
1205
1338
1425
1517
1606
1693
1780
503
602
700
800
897
995
1093
1194
1290
1390
1490
1587
1687
1785
1884
1980
662
770
880
987
1095
1204
1314
1422
1531
1640
1745
1857
1965
2074
2185
840
960
1080
1200
1318
1435
1553
1671
1790
1908
2027
2145
2263
2380
914
1040
1170
1300
1429
1556
1684
1812
1940
2069
2197
2325
2453
2585
986
1124
16
16
22
14
18
18
24
16
20
20
26
18
22
22
28
10
18
18
22
12
800
6
20
24
450
6
8
第二节 压力容器零部件 1.2.1 筒体和封头
管子的公称直径（通径）既不是管子的内径也不 是管子的外径，而是一个略小于外径的数值。
零部件的二个基本参数
公称压力（PN）
国家标准GB1048将管路元件的公称压力分为以 下十个等级：0.25MPa、0.6MPa、1.0Ma、 1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.30MPa、10.0MPa、 16.0MPa、25.0MPa 。
(e) 梯形压紧面（Trapezium face）：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金 属垫圈— —八角垫、椭圆垫
（a）全平面
（b）突面
（c）凹凸面
（d）榫槽面
（e）环连接面（梯形槽）
突出平面型压紧面
凹凸面法兰连接
榫槽面法兰连接
榫槽型密封面
梯形槽密封面
金属与金属的接触（Metal to metal）
中华人民共和国机械电子工业部 中华人民共和国化学工业部 中华人民共和国劳动部 中国石油化工总公司
JB4700－92 压力容器法兰分类与技术条件
适用范围：公称压力0.25~6.4MPa，工作温度-20~450℃ 分类：甲型平焊法兰，乙型平焊法兰，长颈对焊法兰 法兰、垫片、螺柱、螺母材料的匹配
容器法兰公称直径：指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。
压力容器的公 称直径DN：
无 钢缝 板钢 卷管 焊作 点筒 筒体 体： ：外 内径 径D1i5390，201，590，302，850，40， 216000，1600，3000等
公称压力pN：一定温度和材料的法兰的最高工作压力。
容器法兰的公称压力是以16Mn在200℃时的最高操作压 力为依据制订的。
3）法兰的类型
筒体与封头
螺纹连接构成可拆卸的 连接.
当筒体由钢板卷制时,筒体及其所 对应的封头公称直径等于ห้องสมุดไป่ตู้径(代 号EHA)
当筒体由无缝钢板作筒体时, 则以 外径为筒体及其所对应的封头公 称直径 (代号EHB).
EHA
EHA
EHB
标记
法兰
法兰连接是一种可拆连接.
法兰就是连接在筒体 封头或管子一端的一
圈圆盘,圆盘均匀分布若干个螺栓孔,两节筒体 (或管子)或筒体与 封头通过一对法兰,用螺栓 连接在一起.
筒体与封头
化工制图
二组
筒体是设备的主体部分,一般由
钢板卷焊而成,直径较小的(<500mm) 或高压设备的筒体一般采用无缝钢 管.
封头是设备的重要组成部
分,它于筒体一起构成设备的壳
体.
封头形式:椭圆形,碟形,锥形及球冠 形等. 椭圆形封头最为常见.
封头和筒体连接方式:直
接焊接,形成不可拆卸的连 接；分别焊上法兰，通过
法兰连接是由一对法兰、密封垫片和螺栓、
螺母、垫圈等零件组成.
化工设备用的标准法兰有两类:管法兰和 压力容器法兰.
管法兰
结构形式:板式平焊法兰、对焊法兰、整体法兰和 法兰盖.
密封形式:凸面、凹凸面、隼槽面、全平面.
板式平焊法兰
对焊法兰
整体法兰
法兰盖
凸面
凹凸面
榫槽面
全平面
筒体和封头标准及重量
0.0053
550
137
25
0.3711
0.0277
350
88
25
0.1608
0.0080
40
0.3970
0.0313
400
100
25
0.2049
0.2049
50
0.4143
0.0337
40
0.2237
0.2237
600
150
25
0.4374
0.0353
450
112
25
0.2548
0.2548
2400
600
25
6.4323
1.9227
40
1.9953
0.3407
40
6.5453
1.9905
50
2.0361
0.3540
50
6.6207
2. 0358
注：当封头厚度δn<10mm时，封头直边高度h2取25，当封头厚度10≤δn<20mm时，封头直边高度h2取40，当封头厚度δn≥20mm时，封头直边高度h2取50。
40
0.4656
0.0396
40
0.2761
0.2761
50
0.4845
0.0424
附表2 续表
公称
直径
DN
mm
曲边
高度
h1
mm
直边
高度
h2
mm
内表
面积
A
m2
容积
V
m3
公称
直径
DN
mm
曲边
高度
h1
mm
压力容器安全附件管理要求
固定式压力容器安全技术监察规程安全附件管理要求一、简单压力容器安全技术监察规程（TSG R0003-2007）第三条本规程适用于同时满足以下条件的简单压力容器：(一)容器由筒体和平封头、凸形封头（不包括球冠形封头），或者由两个凸形封头组成；(二)筒体、封头和接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢；(三)设计压力小于或者等于1.6MPa；(四)容积小于或者等于1000L；(五)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L，并且小于或者等于1000MPa·L；(六)介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气；(七)设计温度大于或者等于-20℃，最高工作温度小于或者等于150℃；(八)非直接火焰的焊接容器。
第四十三条使用单位负责简单压力容器使用的安全管理。
符合本规程使用范围的简单压力容器，不需要办理使用登记手续。
在推荐使用寿命内的简单压力容器，不需要按《压力容器定期检验规则》进行定期检验。
第四十四条使用单位应当建立设备安全管理档案，对简单压力容器进行定期保养、检查并且记录存档，发现异常情况时，应当及时请特种设备检验检测机构进行检验。
第四十五条达到推荐使用寿命的简单压力容器应当报废。
如需继续使用的，使用单位应当报特种设备检验检测机构按《压力容器定期检验规则》进行定期检验。
第四十六条简单压力容器发生事故，事故发生单位应当迅速采取有效措施，组织抢救，防止事故扩大，并且按照《锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定》的要求进行报告和处理。
不得隐瞒、拖延不报或者谎报。
第四十七条符合本规程使用范围的简单压力容器，如果数量较少，可以按《压力容器安全技术监察规程》和相关标准进行设计、制造，按本规程进行使用管理。
第五十条本规程自2007 年7 月1 日起执行。
二、《简单压力容器安全技术监察规程》常见问题答疑（国家质检总局特种设备安全监察局，二〇〇七年十月九日）1．《简规》的适用范围是什么？《简规》适用的压力下限与《特种设备安全监察条例》（以下简称《条例》）相一致，为0.1MPa。