各种外压封头及大锥角封头设计计算

1、D i :
2、
R 0:
3、P-D i -8000
α-75
r-300
δ-10C-1Ø-0.85E-191000n y -3[σ]2t -
稳定安全系数，取3
圆筒体材料在设计温度下的许用应力，Mpa;
半顶角（°）
本标准图2.1.2-1中过渡段的半径，mm 锥形封头厚度，mm 厚度附加量，mm 焊缝系数
锥形封头在设计温度条件下的弹性模量（见GB150-89的附录I），M 则：标准椭圆封头许用临界外压力(Mpa)=
二、大锥角锥形封头的设计计算(HG20528-2011)
本计算适用于半顶角大于70°的大锥角锥形封头
（一）、受外压大锥角锥形封头计算
设计压力，Mpa，圆筒体内直径（mm）
则：球形封头许用临界外压力(Mpa)=
利用GB150-89的4.2.2公式 计算结果为玻璃钢和钢制外压椭圆封头设计(GB150-89)-5.1.2.2
凸面受压椭圆封头的厚度计算，采用GB150-89第四章的图表法，步骤与4.2.2条相同，其中R i 为椭圆形封头的当量球壳内半径，R i =K1D i ,
k1——由椭圆形长短轴比值决定的系数，见右表5-2（中间值采用内插值法求得）
按标准封头计算，K 1=0.9，则当量球壳内半径R i =
µ——玻璃钢材料的泊松系数，取µ=0.33；m——稳定安全系数 m ≥15；[P]——许用外压，Mpa
则：蝶形封头许用临界外压力(Mpa)=
玻璃钢和钢制外压球形封头设计(HG20696-1999)P48，上式（4-14）同样适用于球形封头，其中符号除R O 为半球形封头的外半径外，其它符号的意义与蝶形封头相同。

半球形封头的外半径（mm ）
一、玻璃钢和钢制-外压封头设计计算(HG20696-1999和GB150-89)
玻璃钢和钢制外压碟形封头设计P47（HG20696-1999）
蝶形封头内径（mm ）
R 0——蝶形封头球面部分的外半径，mm δe ——蝶形封头的有效厚度，mm
E——操作温度下材料的轴向弹性模数，Mpa
[σ]t -113A-∑ti -
l-
0.017
其中由强度条
0.0658
系数K 为：
0.103152
其中γ
1717.2
P-0.1D i -2000
α-75r-200
δ-C- 1.5Ø-0.85E-191000n y -3
[σ]2t -
[σ]t
-113
A-∑ti -
l-
计算中涉及的系数计算中涉及的系数计算中涉及的系数
2.3.1 封头厚度计算
稳定安全系数，取3
圆筒体材料在设计温度下的许用应力，Mpa;锥形封头在设计温度条件下的许用应力，Mpa；加强圈横截面积，mm 2
加强圈与壳体之间所有承载焊缝有效宽度之和，mm 本标准图2.1.2-1中折边锥形封头的直边段，mm
半顶角（°）
本标准图2.1.2-1中过渡段的半径，mm 锥形封头厚度，mm 厚度附加量，mm 焊缝系数
锥形封头在设计温度条件下的弹性模量（见GB150-89的附录I），Mpa；由弹性范围内稳定条件确定的许用外压力[P]E : = = =
（二）、受内压大锥角折边锥形封头计算
设计压力，Mpa，圆筒体内直径（mm）
计算中涉及的系数计算中涉及的系数计算中涉及的系数
2.6.1许用外压压力[P] :
= =锥形封头在设计温度条件下的许用应力，Mpa；加强圈横截面积，mm
2
加强圈与壳体之间所有承载焊缝有效宽度之和，mm 本标准图2.1.2-1中折边锥形封头的直边段，mm
9mm
5.58.81
6.0
8.8
7.0
7.9701
0.8822
判断不等
δ/
≥δ
0.1863
0.1024
0.0267
0.102
Mpa
P-0.03D i -8000
α-75
δ-δ2-6C-1Ø-1E-
191000
[σ]2t -130[σ]t -130A-
锥形封头在设计温度条件下的许用应力，Mpa；加强圈横截面积，mm 2
锥形封头厚度，mm 筒体厚度，mm 厚度附加量，mm 焊缝系数
锥形封头在设计温度条件下的弹性模量（见GB150-89的附录I），Mpa；
圆筒体材料在设计温度下的许用应力，Mpa; =封头许用内压力[P]为：[P]=max{min([P]K ，[P]T )，[P]P }=
（三）、受内压带加强圈与圆筒连接的大锥角无折边锥形封头计算
设计压力，Mpa，圆筒体内直径（mm）
半顶角（°） = =结论：假设的试算厚度可
2.3.2 封头许用内压力计算
先计算[P]K 、[P]T 、[P]P
= = = = =封头的厚度δ为：
δ=min{max(δk ，δT )，δP }=β3=max(0.5,β.βT ) =假设锥体的试算名义厚度：δ/=δ=先计算
∑ti -
4.5669圆整为：
6
6236.2
5.416
59.463
6678
mm 2
0.04210.0319
5.0889
5.08890.25
10.685
0.0319
3.3
P-
0.1D i -2000
α- 1.309
δ-δ2-
半顶角（弧度），角度为75°锥形封头厚度，mm 筒体厚度，mm
2.4.4 加强圈T 形焊接接头强度校核：
Σti 为加强圈与壳体之间所有承载焊缝有效宽度之和，见图2.1.2-2
加强圈与壳体连接用间断焊时，沿壳体整个周边T 形焊缝的有效长度减少，但加强圈每侧间断焊缝的任意间隔应不大于壳体厚度的8倍，而且所有间断焊缝的总长不应小于加强圈内周长的一半。

（四）-1、受内压大锥角无折边锥形封头计算（自己设计的模块）
设计压力，Mpa，圆筒体内直径（mm）
其中：β2=max(0.5,β0)=
=B 3= =封头许用内压力[P]为：[P]=min(锥形封头部分[P]，加强圈过渡部分[P])=
则:加强圈的横截面积为：A= 2.4.3 封头许用内压力计算：
锥形封头部分许用内压力： =带加强圈过渡部分许用内压
力： = 2.4.1 封头厚度计算 2.4.2 加强圈横截面积计算：
=
=若A ≤0，不需要设置加强圈，A >0，需要设置加强圈。

需要设置加强圈，选用：
加强圈与壳体之间所有承载焊缝有效宽度之和，mm
计算中涉及的系数计算中涉及的系数计算中涉及的系数
C-
1.5
r-10
Ø-1E-
191000
[σ]2t -130[σ]t -130∑ti -
10
mm 7
mm
系数：
6.5592
6.559239
则：
4.56.5
δ2/
≤
δ2
=判断不等式是否成立：
结论：假设的试算厚
2、计算中取：
此式是个恒等式，无意义，需改为：
δ1/：为下一步需要计算出来的锥体厚度，它应该小于以上假设的试算厚度（即δ1/≤δ1），在后一步的计算需要校核
=其中：β1=max(0.5,
β)=
=根据内压计算出来的厚度
2.5.1 封头厚度计算
假设锥体的试算名义厚度：δ1=δ=假设筒体的试算名义厚度：δ2=
是标准中的公式，容易引起歧义，改为
1、δ2/：为下一步需要计算出来的筒体厚度，δ2P ：筒体与锥体连接部分加强段的筒体计算
厚度，它加上厚度附加量应该小于以上假设的试算厚度（即δ2/
=δ2p +C≤δ2），在后一步的计算需要校核锥形封头在设计温度条件下的弹性模量（见GB150-89的附录I），Mpa；
圆筒体材料在设计温度下的许用应力，Mpa;锥形封头在设计温度条件下的许用应力，Mpa；加强圈与壳体之间所有承载焊缝有效宽度之和，mm
计算中涉及的系数计算中涉及的系数
厚度附加量，mm
本标准图2.1.2-1中过渡段的半径，mm 焊缝系数
9.3
δ1/≤
δ1
15.39.3
δ/
≤
δ1
0.28570.18490.03760.185
Mpa
注：1
黄色的背景是需要
图示FIG
（本计算要求
试着改变几个符号，计算δ1是用来试算的厚度，应δ2p 是筒体和锥体连接部量）不应该大于筒体的名δk 是按照内压计算锥体大(δ1‘是锥壳筒体过渡段的度）。

δP 是锥体按照平盖的计了，所以可以在δp 和ma 最终锥壳的名义厚度δ大判断厚度是不是合适就可格。

受内压大锥角无折边封头
Calculation of Large angle conical head
文件号 DOC. NO.
本计算书是参照HG/T 20582-2011 2.5节编制的。

This calculation sheet is prepared referring to HG/T 20582-2011 2.5.
封头许用内压力[P]为：[P]=max{min([P]K ，[P]2)，[P]P }=
试算，假设厚
点法，不管流程多么复杂而HG20582-2011关于此易造成误解。

如果需要假设厚度，2.5还是先有蛋的问题了。

输入数据 Input Data
2.5.1 封头许用内压力计算
=δ——取假设的锥体试算厚度（四）-2、受内压大锥角无折边封头（来自网络模块）
项目号 ITEM NO.
=δ——取假设的筒体试算厚度 =δ——取假设的锥体试算厚度
=
根据平盖公式计算出来的厚度
计算封头的厚度δ为：
δ/=min{max(δk ，δ1/)，δP }
判断不等式是否成立：
结论：假设的试算厚
=判断不等式是否成立：
结论：假设的试算厚
点法，不管流程多么复杂而HG20582-2011关于此易造成误解。

如果需要假设厚度，2.5还是先有蛋的问题了。

公式2.5.1-2的δ2应该用≤δ2.
公式2.5.1-3从数学上来说如果这样修改，流程应该β，β1，δ2p ，δ2’，再判于公式2.5.1-2计算出来的续试算。

1、加强筋一般采用矩形截面，其厚度与高度之比为1:5，数量不少于6。

2、加强筋与平盖板之间采用双面间断的角缝。

(二）、受外压大锥角锥形封头径向筋板加强计算（HG20582-1998)
参照HG20582-1998的20.4——径向筋板加强的圆形平板盖结构及厚度计算（适用于≤70KPa 的情况）
n-20
加强筋
数量D i -5600筒体内
直径，
mm D 1-1000
加强环的外径，mm
d-757.529α-18P-0.03[σ]t -113C- 1.5C 1-0.5C 2-1
W O -h-50δ1-5δ=
15
7.6715
1.5E+05作参考
33.054作参考
157
-3.400114.2
3、平板盖有效宽度和筋板组合截面之抗弯截面系数计算：
1、平板盖与筋板组合时，平板盖能承受载荷的有效宽度（mm ）：
=
2、平板盖有效宽度和筋板所组成的总几何形心至平板盖版面之距离（见图20-2e)
=当筋板的厚度与高度之比为1：5时，筋板厚度：
筋板厚度，mm 封头名义厚度，mm
20.4.4 平板该有效宽度b 与筋板组合截面之抗弯截面系数计算：
20.4.2 径向筋板加强的平盖板厚度： =20.4.3 筋板厚度估算：
如果作用于平盖板上的载荷由筋板来承受一半，则筋板的截面系数计算：
设计温度下平盖板的许用压力，Mpa 厚度附加量，mm。

C=C 1+C 2厚度负偏差，mm 腐蚀裕量，mm
筋板的抗弯截面系数，mm 3筋板高度，mm 3、为满足筋板焊接要求，平板盖中部往往设置加强环，通常D1：Di=1:3.环的厚度可与筋板厚度相同。

筋板间分割的扇形区域中当量圆的直径，mm 筋板夹角，°
平盖板承受的压力或外载荷，Mpa
=
5904.7
20.4.5
径向筋板加强的圆形平板盖操作压力时计算弯曲应力计算：
取值
3170R i
：
蝶形封头
球面半径
r
i
：
0.33
料的泊
15
0.038Mpa=38Kpa
1770
0.123Mpa=123Kpa
0.125Mpa=125Kpa
取值
3150
0.040Mpa=40Kpa
蝶形封头球面与直段过渡区半径（mm） R i
≥0.1D i,此处取R i=0.2D i
），Mpa；
Mpa Mpa 0.0022
此处的δ是
按预先假设
的厚度进行
计算
厚度可以
【12#
加强圈每侧间断焊缝的长的一半。

以上假设的试算厚度
度
分加强段的筒体计算C≤δ2）
，在后一步的
试算厚度可以
δ1δ2p δk (δ1‘度）。

δP 格。

假设厚度在一些计算中很常见，比如外压，比如管板，比如API 的变节点法，不管流程多么复杂，把流程写清楚一步一步计算总不会错。

而HG20582-2011关于此节的编写由于符号的乱用，使得流程模糊不清，容易造成误解。

如果需要假设厚度，2.5.1-5的δ1是否应该改为δ？否则δ1和β就变成了先有鸡还是先有蛋的问题了。

的厚度
试算厚度可以
试算厚度可以
API的变节点法，不管流程多么复杂，把流程写清楚一步一步计算总不会错。

而HG20582-2011关于此节的编写由于符号的乱用，使得流程模糊不清，容易造成误解。

如果需要假设厚度，2.5.1-5的δ1是否应该改为δ？否则δ1和β就变成了先有鸡还是先有蛋的问题了。

公式2.5.1-2的δ2应该用δ2‘表示，否则会引起混乱，并且加上一个判断式δ2‘≤δ2.
公式2.5.1-3从数学上来说就是一个恒等式。

因该应该把δ1改为δ。

如果这样修改，流程应该是这样：首先假定筒体δ2和锥体厚度δ，代入去计算β，β1，δ2p，δ2’，再判断不等式2.5.1-3是否成立，判断试算的δ2是不是大于公式2.5.1-2计算出来的δ2‘，两者都成立则得到δ试算成功。

不成立加厚继续试算。

≤70KPa的情况）
厚度可与筋板厚度相见图20-2e)
5799.5983130。