压力容器零部件设计1封头设计

合集下载

补充知识容器封头及零部件

❖槽中垫片不被挤动。 ❖螺栓力较小。获得良好的密封效果。 ❖结构较复杂，更换垫片较困难。 ❖榫面容易损坏， ✓适于易燃、易爆、有毒介质及较高压力。 ✓压力不大时，即使直径较大，也能很好密封。
（c）榫槽面
榫槽面法兰连接
各压紧面结构简介
凹凸压紧面：
平面压紧面：
➢简单，加工方便，装卸容易，易于防腐衬里。
2. 缺点：边缘应力大
3. 受力分析
5. 降低联接处边缘应力的方法
第一种方法：局部加强法
第二种方法：在封头与筒体间增加一个过渡圆弧。
1.3 平板封头
由于平板封头结构简单，制造方便，在压力不高，直径较小的容器中，采用平板封头比较经济简便。而承压设备的封头一般不采用平板形，只是压力容器的人孔、手孔以及在操作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。
6.平板封头
优点：最容易制造
缺点：承压能力最差
第二节法兰连接
一､概述
1. 在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要求，或者为制造、运输、安装、检修方便，常采用可拆卸的联接结构。
2. 可拆连接必须满足的基本要求：（1）足够的刚度（2）足够的强度（3）耐腐蚀（4）成本低
3. 法兰分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。
为了进一步降低凸形封头的高度，将碟形封头的直边及过渡圆弧部分去掉，只留下球面部分。并把它直接焊在筒体上，这就构成了球冠形封头。
受内压球冠形封头的计算厚度公式：
与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小于封头厚度。
1.2 锥形封头
1. 锥形封头广泛应用于许多化工设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等)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，这时的圆锥形壳体称为变径段。

压力容器设计_常规设计_圆筒封头设计

4.3 常规设计 4.3.1 概述 4.3.2 圆筒设计4.3.1 概述将容器受力按照静载荷处理，以最大拉应力准则求得强度计算公式。

对于边缘应力问题，根据经验或分析设计结果，对结构形状给予限制。

常规设计采用弹性失效设计准则。

4.3.2 圆筒设计圆筒形容器是最常见的一种压力容器，广泛应用于各种类型的化工容器中。

（1）结构通常，分为单层式和多层组合式。

①单层式对于中低压圆筒，直接用薄钢板卷制而成。

每个筒节有一道纵焊缝，筒节之间为环焊缝。

对于高压厚壁容器，结构形式有如下几种：整体锻造式：质量得到保证，材料损耗大，尺寸小，成本高。

锻焊式：在整体锻造的基础上，筒节之间进行环焊缝连接，满足长度方向的要求。

对焊缝质量要求高。

锻焊式：工艺简单，生产率高，但厚板质量不易保证。

②多层组合式对于厚壁高压圆筒，往往采用多层组合式结构，主要有多层式和绕带式两种。

多层式：包括热套式结构、层板包扎式结构、绕板式结构等。

绕带式：这是一种以钢带缠绕在内简上以获得大厚度简壁的方法。

钢带厚4～8mm，宽40～120mm，缠绕时有倾斜角26º～31º。

扁平钢带倾角错绕式厚壁圆筒结构为我国首创，已被列入ASME －1和ASME－2的规范案例。

中径公式的意义实际上就是用薄壁圆筒的壁厚计算式来计算厚壁筒的壁厚。

p123 “表4-1”给出了厚壁筒壁厚的各种计算公式，下图给出各种强度理论、中径公式的计算结果和实验值的比较。

当按照塑性失效设计准则和爆破失效设计准则计算厚壁筒壁厚时，参照p57、p58和p130。

③多层厚壁圆筒计算参见p130。

(3) 设计参数的确定压力容器设计参数主要有：设计压力、设计温度、厚度、厚度附加量、焊缝系数和许用应力。

①设计压力（Design Pressure）设计压力是容器顶部的最高压力，其值不低于正常工作情况下容器顶部可能达到的最高压力。

在相应设计温度下，确定容器壳壁计算厚度及其他元件尺寸时，还需要考虑液柱静压、重量、风载荷、地震、温差及附件重等等载荷，因此必须结合具体情况进行分析。

压力容器封头标准

压力容器封头标准压力容器封头是压力容器的重要组成部分，其质量直接关系到压力容器的安全运行。

为了保障压力容器封头的质量和安全性，国家对压力容器封头的制造、检验和使用都做出了严格的规定和标准。

本文将对压力容器封头标准进行详细介绍，以便广大压力容器制造商和使用单位更好地了解和遵守相关标准，确保压力容器的安全运行。

一、压力容器封头的分类。

根据不同的形状和用途，压力容器封头可以分为椭圆形封头、球形封头、平底封头、封头盖板等多种类型。

每种类型的封头都有相应的标准规定，制造时必须严格按照标准要求进行制造和检验，确保封头的质量符合要求。

二、压力容器封头的材质和厚度。

压力容器封头的材质一般采用碳钢、合金钢、不锈钢等材料，具体选择应根据压力容器的工作介质和工作条件来确定。

同时，封头的厚度也是关键的参数，必须根据设计要求和相关标准进行计算和选择，以确保封头在工作压力下不会发生变形或破裂。

三、压力容器封头的制造标准。

压力容器封头的制造标准主要包括设计、材料、制造工艺、尺寸公差、表面质量、检验和验收等方面的要求。

制造厂必须按照相关标准进行制造，并对每个环节进行严格的质量控制，确保封头的质量符合标准要求。

四、压力容器封头的检验标准。

压力容器封头的检验标准主要包括外观检查、尺寸检查、材料检验、压力试验等内容。

在制造完成后，必须进行全面的检验和试验，确保封头的质量符合标准要求，方可投入使用。

五、压力容器封头的使用标准。

压力容器封头在使用过程中，必须按照相关标准进行安装、使用和维护，以确保封头的安全可靠。

在使用过程中，必须定期对封头进行检查和维护，及时发现和排除安全隐患，确保压力容器的安全运行。

六、结语。

压力容器封头作为压力容器的重要组成部分，其质量和安全性直接关系到整个压力容器的安全运行。

因此，压力容器封头的制造、检验和使用都必须严格按照相关标准进行，确保封头的质量和安全可靠。

希望广大压力容器制造商和使用单位能够充分重视压力容器封头的标准，确保压力容器的安全运行，为社会的安全稳定做出贡献。

压力容器零部件设计---法兰设计

适用：低压和无毒介质。
②凹凸型
优点：便于对中，垫圈放在凹面不易挤出，密封面窄比压大。
缺点：加工量大
适用：压力稍高
③榫槽型
优点：密封面窄，不与介质接触，
缺点：拆卸难，垫圈不易清理
适用：压力更高，密封要求严
④梯形槽：
与椭圆型或八角型金属垫圈配用。
特点：槽的锥面与垫圈成线（或窄面）接触密封。
法兰的类型
1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、法兰与管板。
2）管法兰：管道之间连接。
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？为什么？
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？为什么？
答：不能。因为：压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的
适用：温度、压力有波动，介质渗透性
密封面的选用原则
首先必须保证密封可靠，然后力求加工容易，装配方便、成本低。
垫圈（垫片）
垫圈是法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决于垫圈的密封性能。
垫圈材料的要求：
耐介质腐蚀、不与操作介质发生化学反应，不污染产品和环境，具有良好的弹性，有一定的机械强度和适当的柔软性，在工作温度和压力下不易变质（硬化、老化、软化）。
法兰设计的重要概念
1、预紧密封比压：
预紧时(无内压），迫使垫片变形与压紧面密合，形成初始密封条件。此时在垫片单位面积上的压紧力。（也称最小压紧应力 MPa）
法兰设计的重要概念
2、工作密封比压：操
作时(有内压），压紧力减小，垫片具有足够的回弹能力，回复的变形能够补偿螺栓和密封面的变形，此时预紧密封比压下降到正常工作的最小值。（MPa）

压力容器零部件设计---1封头设计

平板形封头
α＜30º
30º＜α＜60º
设计问题： 1球形封头与圆筒连接
椭圆形封头的最小厚度
标准椭圆形封头：δe≥0.15%Di
非标准椭圆形封头：δe≥0.30%Di
设计问题： 1椭圆形封头与法兰连接（GB150 7.6）
内压碟形封头
壁厚：
MPC Ri 2[ ]t 0.5PC
3、冷成形封头热处理的问题
GB150中10.4.2.2规定冷成形封头应进行热处理，当制造单位确保成形后的材料性能符合设计使用要求时，不受此限。除图样另有规定，冷成形的奥氏体不锈钢封头可不进行热处理。
关于凸形封头的几个问题
4、封头成形的主要质量问题（1）形状偏差要求（间隙样板弦长和外凸内凹问题）
按半球形封头计算壁厚，R0取球面部分外半径。
4、无折边球形封头
按半球形封头计算壁厚
关于凸形封头的几个问题
1、封头成形时壁厚减薄量的问题
JB/T4746规定：按照GB150设计的封头，图样上标注了最小厚度（设计厚度），则封头成形后实测厚度不得小于该最小厚度；如未标最小厚度，则成形后实测厚度不小于名义厚度减去钢板负偏差。
关于凸形封头的几个问题
2、关于拼接封头拼接接头系数φ的选取
GB150中10.8.2.2只规定了封头拼接接头应进行100%UT或者RT检测，但未规定拼接接头系数φ是如何选取？
结论：拼接封头拼接接头系数φ的选取等同于该容器的纵向焊接接头系数。 Φ=0.85时，RT Ⅲ级合格
Φ=1.0时， RT Ⅱ级合格
GB150中10.2.3.2规定用弦长等于封头内径3/4Di的内样板检查，其最大间隙不得大于封头内径Di的1.25%

压力容器零部件设计---封头设计

扇形区承受的压力作用组合梁的
形心C。这样，组合截面抗弯断
面模量W应满足：
W
0.08
pc Dc3
n[ ]tr
a）如果采用矩形截面筋板，其高厚比一般为5~8； b）筋板与平盖之间采用双面焊； c）平盖中心加强圆环截面的抗弯模数不小于筋板的抗弯模数。
3）拉撑结构的强度校核：
a）无孔板的支承载荷拉杆与相邻所有支撑中心连线的平分线
所围成的多边形承受的压力载荷；
b）多孔板的支承载荷，一根支撑面积内减去孔的面积上的压
力载荷。 c）拉撑最小截面积：
a
1.1W
[ ]tg
GB/T25198-2010压力容器封头几点变化
摘自 JB/T4746
END
兰的刚度校核要求
- 增加了波齿垫片设计选用参数
封头设计
封头形式
半球形封头
封头凸锥形形封封头头带半无带无折椭折折折边球边边边球（球锥锥形椭形形形（圆封封封碟形头头头）形封）头封头
平板形封头
GB150.3中关于各种封头的设计计算考虑的主要失效模式有 1、结构在内压作用下的塑性强度破坏和局部失稳； 2、结构在外压载荷作用下的失稳以及封头与筒体连接处可能
–-修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法
GB150.3对GB150-1998所作的修改和增加的内容：
2、开孔补强的设计方法 - 增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的
分析方法，开孔率适用范围可达0.9。 - 修改了平盖上开孔接管的补强设计方法 3、法兰设计计算方法 -增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法
α＜30º
30º＜α＜60º
椭圆形封头的最小厚度

压力容器碟形封头设计及强度分析

据介绍，与欧洲的科技合作已成为江苏提升自主创新能力的重要举措，目前江苏与欧盟１５个主要国家均有合作交流，包括 “欧盟框架计划 ”、“双边政府合作 ”等数百项科技合作均取得重要成果。像南京浦镇车辆厂通过与法国阿尔斯通公司“牵手”，从引进技术到消化吸收再到集成创新，逐步形成了有自主知识产权的国产地铁列车品牌，做大了城市轨道交通产业。
１．强度计算分析
１．１压力容器的构成
无论压力容器的组成如何，其基本受压元件都可以分为板和壳，
板是指平封头，壳是指圆筒体、球壳和封头。压力容器封头又称端盖，
是容器的重要组成部分，按其形状分为凸形封头、锥形封头、平板封头
三种；凸形封头又分半球形封头、椭圆形封头、碟行封头、球冠形封头
欧盟抓住这个有利时机，打算由非军事工业财团运营的“伽利略” 系统来填补民用方面的空缺。由于“伽利略”采用了新技术，在性能上它将高于美、俄的现有定位系统，加之它能与现有的卫星定位系统兼容，因此应用前景十分广阔。预计第一阶段计划在２００５年之前试运４颗卫星。第二阶段从２００６年起将先后发射３８颗卫星至运行轨道。该系统将于２００８年投入运营。
我厂系国家大型医药化工企业，反应罐、蒸馏釜、溶媒储罐等大、
中、小型压力容器应用非常泛。其中很多设备采用碟形封头设计。封
头是压力容器重要的基本受压元件，设计好、用好这部元件，直接关系
到企业安全、平稳生产。

压力容器用封头标准

压力容器用封头标准压力容器是一种用于贮存或运输气体、液体或固体的设备，它们承受着内部介质的压力，因此在设计和制造过程中需要特别注意其安全性。

而封头作为压力容器的重要组成部分，其标准化对于保证压力容器的安全运行至关重要。

首先，我们需要了解封头的种类。

常见的封头类型包括，球形封头、扁平封头、锥形封头、椭圆形封头等。

每种类型的封头都有其适用的场景和特点，例如球形封头适用于承受内压的容器，而椭圆形封头则适用于承受内外压力的容器。

因此，在选择封头标准时，需要根据实际情况和设计要求进行合理选择。

其次，封头的标准化对于压力容器的安全性和可靠性至关重要。

标准化的封头可以保证其质量和性能符合相关的安全标准和规定，从而保证压力容器在工作中不会发生泄漏、爆炸等安全事故。

因此，压力容器制造商和设计师在选择封头标准时，需要严格遵循相关的标准要求，确保所选用的封头符合国家或行业标准。

另外，封头的制造工艺和材料也是影响其标准化的重要因素。

制造封头的工艺需要保证其表面光洁度和尺寸精度，以及材料的强度和耐腐蚀性能。

只有在制造过程中严格控制质量，选择合适的材料，才能保证封头的标准化和可靠性。

最后，封头的安装和维护也是保证其标准化的重要环节。

在压力容器的安装和维护过程中，需要严格按照相关的操作规程和标准要求进行，确保封头的安装位置正确、固定牢靠，以及定期进行检测和维护，及时发现并排除潜在的安全隐患。

综上所述，压力容器用封头标准是保证压力容器安全运行的重要环节，选择合适的封头标准、严格控制制造工艺和材料、以及正确的安装和维护是保证封头标准化的关键。

只有在这些方面做到位，才能有效保障压力容器的安全运行，避免安全事故的发生。

压力容器封头制造工艺设计指导

压力容器封头制造工艺设计指导压力容器封头是压力容器的重要组成部分，其密封性能直接影响到整个容器的安全运行。

以下是压力容器封头制造工艺设计的指导原则和步骤：1. 材料选择：首先要选择适合的材料来制造封头，常见的材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。

选择材料时要考虑容器运行环境的温度、压力以及化学性质等因素。

2. 尺寸设计：根据容器的设计参数和尺寸要求，确定封头的几何形状、直径、半径等。

常用的封头形状有圆形、椭圆形、扁平形等，选择封头形状要考虑装卸方便、强度要求以及与容器其他部件的连接等因素。

3. 制造工艺选择：根据封头的形状和材料特性，选择适合的制造工艺。

常见的封头制造工艺有冷冲压、热冲压、热成形、冷成形、钣金焊接等。

不同的工艺会影响到封头的成形精度、表面光洁度、强度等。

4. 制造过程控制：在制造过程中，要注重控制各个环节的质量。

包括材料的质量检测、尺寸的精确加工、工艺参数的控制等。

尤其需要注意封头的表面质量，不得有明显的凹凸、裂纹和气孔等缺陷。

5. 非破坏性检测：完成封头的制造后，进行非破坏性检测，以确保封头没有内部缺陷，如裂纹、夹杂等。

常用的非破坏性检测方法有超声波检测、涡流检测、射线检测等。

6. 严格质量控制：在整个制造过程中，要进行严格的质量控制。

包括制定工艺流程、建立工艺文件、设置质量检验点、制定质量检验标准等。

确保封头的质量符合相关标准和要求。

综上所述，压力容器封头的制造工艺设计需要综合考虑材料选择、尺寸设计、制造工艺选择、制造过程控制和质量控制等方面的因素。

只有合理设计和严格控制每个环节，才能确保封头的质量和安全性，从而提高整个压力容器的使用寿命和安全性能。

压力容器封头是压力容器的重要组成部分，它承受着压力容器内部的巨大压力和温度，并通过与容器本体的连接实现密封，确保容器的安全运行。

在压力容器封头制造工艺设计中，需考虑封头的材料选择、几何形状设计、制造工艺选择、制造过程控制和质量控制等因素。

压力容器封头

压力容器封头在压力容器设计和制造中，封头作为容器的重要组成部分承担着关键的封闭和支撑功能。

压力容器封头的类型多种多样，常见的有椭圆封头、扁圆封头、拱形封头等。

对于不同类型的封头，其设计与制造过程存在一定差异，但都需要满足一系列严格的标准和要求。

压力容器封头的功能压力容器封头在容器中起到封闭容器、保持内部压力的作用。

其主要功能包括：1.封闭容器：封头将容器的端部完全封闭，防止容器内介质泄漏或外界杂质进入。

这保证了容器内部介质的纯净性和安全性。

2.承受内部压力：封头需要能够承受容器内介质产生的压力，确保容器在工作过程中能够稳定运行，不会发生压力失控或破裂。

3.承受外部荷载：除了内部压力，封头还需要承受外部荷载对容器的作用，保证容器能够安全地运行在不同环境条件下。

压力容器封头的设计要点设计一个合适的压力容器封头需要考虑多个方面因素，包括封头的类型、尺寸、材料等。

以下是一些设计要点：1.封头类型选择：根据容器的实际工作条件和要求选择合适的封头类型，不同类型的封头具有不同的受力性能和适用范围。

2.受力分析：在设计过程中进行受力分析，确保封头在承受内外压力的情况下不会发生破裂或变形，保证容器的安全性。

3.材料选择：选择合适的材料以满足封头的强度和耐腐蚀性能要求，常见的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。

4.连接方式：封头与容器的连接方式也是设计的重要部分，通常采用焊接、螺栓连接等方式，要确保连接牢固可靠。

压力容器封头的制造工艺压力容器封头的制造包括材料准备、成型、加工和检测等多个环节，其中制造工艺对封头的质量和性能有着重要影响。

1.材料准备：根据设计要求选取合适的封头材料，并进行切割、预成形等准备工作。

2.成型：通过冷冲、热冲、冷镦、热镦等方式将材料成型成所需形状，保证封头的几何尺寸和表面质量。

3.加工：进行封头表面的粗加工和精加工，包括修磨、抛光等工艺，确保封头表面光洁度和尺寸精度。

4.检测：在制造过程中对封头进行质量检测，包括外观检查、尺寸检测、压力试验等，确保封头符合设计标准和要求。

第四章-3.3 封头设计

半球形封头厚度计算公式:
p c Di δ = 4[σ ]t φ p c (4-40)
式中 Di—球壳的内直径,mm.
适用范围:为满足弹性要求,适用Pc≤0.6[σ]tφ,相当于K≤1.33 6
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
2.受外压的半球形封头工程上:图算法. 推导过程:钢制半球形封头弹性失稳的临界压力为:
Ri ) r
(4-48)
据此,由半球壳厚度计算式乘以M可得碟形封头的厚据此,由半球壳厚度计算式乘以M可得碟形封头的厚度计算式度计算式
M p c Ri δ = 2[σ ] t φ 0 .5 p c
椭圆形封头
δ=
(4-49)
Kp c D i 2[σ] t φ 0.5p c
(420 45)
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
M =
20 ( ri / R i ) + 3 20 ( ri / R i ) + 1
式(4-48)
图4-17 碟形封头的应力增强系数
21
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
(1)受内压(凹面受压)碟形封头 (1)受内压(凹面受压)碟形封头承受内压碟形封头的最大允许工作压力:
9
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
二,椭圆形封头二,椭圆形封头
10
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
二,椭圆形封头(续) 由半个椭球面和短圆筒组成,如图4-15(b)所示. 直边段作用: 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. 应用: 中,低压容器.

化工机械基础-第10章内压容器封头设计

(5)平板封头
a.结构最简单，制造最容易的一种封头形式； b.对于同样直径和压力的容器，厚度最大。
Page31
化工设备机械基础
各种封头比较
1）从受力情况看，半球形封头最好，椭圆形和碟形其次，球冠形和锥形更次之，平板最差； 2）从制造角度看，平板最容易，球冠形和锥形次之，碟形和椭圆形更次，而半球形最难； 3）从使用而论：
Page5
化工设备机械基础
设计思路：
1）对于受均匀内压封头的强度计算，不仅要考虑封头本身因内压引起的薄膜应力，还要考虑与筒身连接处的边缘应力。
2）在封头设计中，薄膜应力作为强度判断中的基本应力；而把因不连续效应产生的应力增强影响以应力增强系数的形式引入壁厚计算式。
Page6
化工设备机械基础
a.由球面，过渡段和直边段组成； b.过渡段的存在，降低了封头深度，便于加工； c.三部分连接处，经向曲率突变，不连续应力比薄膜应力大，受力不佳。
Page30
化工设备机械基础
(4)锥形封头
a.就强度而论，锥形封头的结构不理想； b.封头的形式，决定了容器的使用要求，比如，对于气体的均匀进入和引出，悬浮或粘稠液体和固体颗粒的排放，不同直径圆筒的过度，是理想的结构形式。
Page35
化工设备机械基础
标准碟形封头壁厚：
d
1.325 pcDi
2 t 0.5 pc
C2
pC＝2.2MPa；Di=600mm； []t=189MPa；j=1.0，C2=1.0mm 考虑钢板厚度负偏差，取C1=0.3mm
代入并经圆整后用n=6mm钢板。
Page36
平板封头壁厚：
化工设备机械基础
§10.1 凸形封头

压力容器的设计_ 压力容器零部件(支座及开孔)

壳体开孔满足全部条件，可不另行补强：
(1) 设计压力小于或等于2.5MPa； (2) 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和的两倍； (3) 壳体名义壁厚大于12mm，接管公称外径小于或等于80mm；壳体名义壁厚小于或等于12mm ，接管公称外径小于或等于50mm (4) 接管最小壁厚满足表4-19的要求。
设备直径大，可同时用几组液面计接管。
现有标准中有反射式玻璃板液面计、反射式防霜液面计、透光式板式液面计和磁性液面计。
第二节容器支座
概述：
容器支座，支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定。结构型式由容器自身的型式决定，分卧式容器支座立式容器支座球形容器支座
一、立式容器支座
立式容器的支座主要有耳式支座支承式支座裙式支座中、小型直立容器常采用前二种，高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
3. 不需补强的最大开孔直径
计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳体壁厚超过实际强度，最大应力值降低，相当于容器已被整体加强。且容器开孔总有接管相连，其接管多于实际需要的壁厚也起补强作用。容器材料有一定塑性储备，允许承受不是十分过大的局部应力，所以当孔径不超过一定数值时，可不进行补强。
第三节容器的开孔补强
一. 容器开孔应力集中现象及其原因
容器为什么要开孔？工艺、安装、检修的要求。开孔后，为什么要补强？削弱器壁的强度，出现不连续，形成高应力集中区。
峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。局部应力较大，加之材质和制造缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，以保证容器安全运行。
㈠耳式支座
• 简称耳座，筋板和支脚板。广泛用在反应釜及立式换热器等直立设备上。简单、轻便，但局部应力较大。当设备较大或器壁较薄应加垫板。不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。

压力容器封头设计要求

压力容器封头设计要求压力容器是用于贮存或输送液体、气体或气液混合物的容器，其封头是连接在容器上的重要部分，其设计要求直接关系到容器的安全性和稳定性。

以下是压力容器封头设计的一些要求。

1.强度要求：封头必须具备足够的强度和刚度，以承受容器内部的压力和外部负荷。

封头的厚度、材料和构造应根据容器的工作压力、温度和介质性质来确定。

2.密封性能要求：封头应具备良好的密封性能，以确保容器不发生泄漏和渗漏。

封头与容器之间应采用适当的密封结构，如法兰、螺纹连接等。

可以采用可靠的密封材料，如橡胶垫片、金属垫片等，来提高密封性能。

3.抗腐蚀性要求：封头应具备抗腐蚀性能，以适应不同工作环境下的介质腐蚀。

封头选用的材料应根据介质的腐蚀性来选择，如不锈钢、合金钢等。

4.安全防护要求：封头设计应考虑容器的安全防护要求，如防爆、防火等。

必要时可以在封头上设置压力释放装置，以避免发生爆炸或压力过高。

5.结构合理性要求：封头的结构设计应合理，以确保制造工艺和安装方便。

封头的几何形状、连接方式和加工工艺应考虑到生产成本和制造工艺能力。

6.检测和检验要求：封头在制造完成后需要进行检测和检验，以确保其达到设计要求和质量标准。

常用的检测方法包括尺寸检查、可视检查、超声波检测、放射性检测等。

7.标志和标识要求：封头在制造过程中需要注明相关的标志和标识，以确保用户正确使用和安装。

标志和标识内容包括容器规格、压力等级、材料标记、制造单位等。

总之，压力容器封头设计要求很多，主要涉及强度、密封性能、抗腐蚀性、安全防护、结构合理性、检测和检验以及标志和标识等方面。

在封头设计过程中，需要综合考虑这些要求，并根据具体情况进行合理的选择和设计，以确保压力容器的安全稳定运行。

第二节压力容器零部件 1.2.1 筒体和封头

当容器筒体直径较小时，可直接采用无缝钢管制作时，这时容器的公称直径等于钢管的外径。
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

压力容器的设计—压力容器零部件

同； • ◎压力容器法兰—
·板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相同； ·无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公称直径相同。
50
公称压力
公称压力——是以16Mn在200℃时的最高工作压力为依据制定的，因此当法兰材料和工作温度不同时，最大工作压
力将降低或升高。
法兰公称压力与法兰的最大操作压力和操作温度以及法兰材料三个因素有关。
公称压力 PN 法兰材质
Q235-A
0.6
16MnR
15MnVR
最大允许工作压力 (MPa)
-20~200℃ 300℃ 350℃
0.4
0.33 0.30
0.6
0.51 0.49
0.65
0.63 0.651
3、压力容器法兰的标记
52
压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确
有一个圈座是滑动支承的。
77
㈢腿式支
座
简称支腿
连接处造成严重的局部应力，只适用于小型设备
难，榫易损坏。
注意：应使固定在设备上的法兰为槽面,可拆下部分的法
兰为榫面。
榫槽型压紧面
29
锥形压紧面
通常用于高压密封，其缺点是需要的尺寸精度和表面粗糙度要求高。须与透镜垫片配合,常用于高压管
道。
锥形压紧面
30
梯形槽压紧面
槽底不起密封作用，是槽的内外锥面与垫片接触成梯形, 形成密封的，与椭圆或八角
凝土制的基础上。
66
㈡支承式支座
用钢管、角钢、槽钢制作，或用数块钢板焊成，
型式、结构、尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支座》。

压力容器零部件设计

压⼒容器零部件设计压⼒容器零部件设计⼀、压⼒容器的封头设计平板形封头带折边锥形封头⽆折边锥形封头锥形封头⽆折边球形封头头带折边球形（碟形）封半椭球（椭圆形）封头半球形封头凸形封头封头椭圆形封头的最⼩厚度标准椭圆形封头：δe≥0.15%Di ⾮标准椭圆形封头：δe≥0.30%Di内压碟形封头e i e t W C t i C MR P P R MP δφδσφσδ5.0][2][5.0][2+=-=最⼤允许⼯作压⼒：壁厚：碟形封头的最⼩厚度标准碟形封头：δe≥0.15%Di ⾮标准碟形封头：δe≥0.30%Di（1）受内压(凹⾯受压)球冠形端封头封头的计算厚度按式(7-6)计算：式中：Q ——系数，由GB150图7—5查取。

（2）受外压(凸⾯受压)球冠形端封头封头的计算厚度按下列两种⽅法确定，取其较⼤值：a) 按球形封头计算公式确定的外压球壳厚度；b) 按式(7-6)计算得到的厚度。

（3）两侧受压的球冠形中间封头（3.1）当不能保证在任何情况下封头两侧的压⼒都同时作⽤时，封头计算厚度应分别按下列两种情况计算，取较⼤值：（3.2）当能够保证在任何情况下封头两侧的压⼒同时作⽤时，可以按封头两侧的压⼒差进⾏计算：在任何情况下，与球冠形封头连接的圆筒厚度应不⼩于封头厚度。

否则，应在封头与圆筒间设置加强段过渡连接。

圆筒加强段的厚度应与封头等厚；端封头⼀侧或中间封头两侧的加强段长度L 均应不⼩于2c t i c p D P -=φσδ][2Q δ0.5DiGB/T25198-2010压⼒容器封头⼏点变化⼆、法兰设计螺栓法兰连接结构及密封设计垫⽚选择原则①要有全⾯的观念，综合考虑温度、压⼒、介质、压紧⾯形式等⽅⾯要求，其中温度和压⼒是影响密封的主要因素，也是选择垫⽚的主要依据。

②在保证密封的前提下，尽量选⽤结构简单、价格便宜、便于安装和更换的垫⽚。

螺栓是法兰密封连接中的重要元件，对其基本要求是强度要⾼、韧性要好。

化工机械基础10-4封头的设计

受力情况
考虑封头在压力容器中的受力情况，包括压力、温度、重力等，选择能够承受相应载荷的封头结构形式。
制造工艺
根据制造工艺的要求，选择易于加工、焊接和检验的封头结构形式。
几何尺寸确定方法
内径和外径
根据压力容器的内径和外径，确定封头的内径和外径。通常，封头的内径与压力容器的内径相同，外径则根据壁厚和制造工艺要求
安全系数是指封头实际强度与计算强度之比，用于衡量封头的安全裕度。
安全系数的取值范围
根据相关标准或规范，安全系数一般取1.1~1.5之间。具体取值应根据容器的重要性、使用条件、制造工艺等因素综合考虑。
安全系数的影响因素
封头材料性能、制造工艺、检验标准等因素都会对安全系数产生影响。因此，在确定安全系数时应充分考虑这些因素。
确定。
壁厚
根据压力容器的设计压力和温度，以及材料的许用应力，计算封头的最小壁厚。同时，还需考虑制
造工艺和腐蚀裕量等因素。
高度
根据封头的结构形式和制造工艺要求，确定封头的高度。对于椭圆形封头和碟形封头，高度通常取内径的1/4~1/6；对于球形封
头，高度则为半径。
连接方式及密封性能要求
连接方式
对容易。
碟形封头
无折边球形封头
形状类似碟子，制造简单，但受力状况较差。
由整块钢板压制而成，无折边，受力状况良好。
选用原则与注意事项
选用原则根据压力容器的设计压力、温度、介质等工艺条件选择合适的封头类型。
考虑制造、检验、运输和安装等方面的要求。
选用原则与注意事项
• 在满足使用要求的前提下，尽量降低制造成本。
采用先进的加工设备和工艺，确保封头的尺寸精度和表面质量达到设计要求。