内压封头结构和强度计算.
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职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工设备认知与制图》课程
内压封头结构和强度计算
吉林工业职业技术学院
内压封头结构和强度计算
封头分类：凸形封头、锥形封头、平板形封头
凸形封头分为：半球形、半椭球形、碟形、球冠形
内压封头结构和强度计算
半球形封头
椭圆形封头
球冠形封头 碟形封头
平底形封头
大端折边锥形封头
【例1-19】
试为例1-18中的容器选配凸形封头。
解：因封头内直径 Di 1.2m ，封头成形前的毛坯由钢板 拼焊而成，焊接接头系数φ=0.85，其它参数与筒 体 一致。 （1）半球形封头：
1.3 1400 计算厚度： 4 t p 4 189 0.85 1.3 2.84mm c pc Di
折边锥形封头
内压封头结构和强度计算
（一）半球形封头
特点：受力情况与球壳相同，相同条件下，壁厚最 薄，表面积最小，最节省钢材，但其深度较大，整体冲 压困难，中小直径的容器很少采用半球形封头。 一般：
Di 2500
--整体热压； --分瓣冲压后拼焊
Di 2500
应用：常用在高压容器上
（二）椭圆形封头
由于GB150规定：碳素钢和低合金钢不包括腐蚀裕 量的最小壁厚为3mm，厚度负偏差取0.3mm，按钢板 规格向上圆整取名义厚度 4mm
n
【例1-19】
（2）标准椭圆形封头： 计算厚度：
pc Di 1.3 1400 5.68m m t 2[ ] - 0.5 pc 2 189 0.85 0.5 1.3
Ri = 0.9Di , r = 0.17Di
（三）碟形封头
碟形封头壁厚计算公式为：
2 0.5 pc
t
t
Mpc Ri
碟形封头校核计算公式为：
2 e pw MRi 0.5 e
M 1.33 的碟形 r 0.17Di ， Ri 0.9Di ， GB150推荐， 封头可视为标准碟形封头，此时，封头球面部分的壁 厚与圆筒的壁厚相近，封头深度也不大，便于制造。
应用：在中低压容器中应用比较广泛
分析证明：当Di/2hi＝2时，,椭圆形封头应力分布较 好，壁厚与筒体壁厚大致相等，便于焊接，边缘应力 小，所以我国将此定为标准椭圆形封头。
（二）椭圆形封头
标准椭圆形封头壁厚计算公式为：
2 0.5 pc
t
pc Di
系数0.5是对理论计 算精度的修正
半个椭球和一段高度为h的短圆筒（直边） 构成。——避免边缘应力与热应力叠加，改 善连接处的受力情况。
（二）椭圆形封头
特点：封头的椭球部分经线曲率变化平缓而连续， 故应力分布比较均匀，且椭圆形封头的深度小，易于冲 压成形。 整块钢板冲压成形 D＜1200 一般：
iwenku.baidu.com
Di 1200
几块钢板拼焊成坯料，然 后加热冲压成形
C2 C1 6.79 1.5 0.3 8.59mm
按钢板规格向上圆整取名义厚度 n 10mm
【例1-19】
分析：半球形封头最薄，用材最少，但 深度大，制造困难；碟形封头比较浅，但壁 厚最厚，,耗材多且结构不合理；椭圆形封头 用材不多，制造容易，与筒体壁厚几乎一致， 结构合理，故应选配标准椭圆形封头。
C2 C1 5.68 1.5 0.3 7.48mm
按钢板规格向上圆整取
n 8mm
【例1-19】
（3）标准碟形封头： 计算厚度：
1.331.3 0.9 1400 6.79mm t 2 0.5 pc 2 189 0.85 0.5 1.3 Mpc Ri
标准椭圆形封头校核计算公式为：
2 e pw Di 0.5 e
t
（三）碟形封头
半径为Ri的球面、半径为r的过渡圆角（折 边）和高度h的直边滑接而成。
（三）碟形封头
碟形封头的强度与封头球面区半径Ri及过渡圆 弧r有关，Ri越大r越小，则封头产生的应力越大 。
GB150推荐：标准蝶形封头
内压封头结构和强度计算
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内压封头结构和强度计算
封头分类：凸形封头、锥形封头、平板形封头
凸形封头分为：半球形、半椭球形、碟形、球冠形
内压封头结构和强度计算
半球形封头
椭圆形封头
球冠形封头 碟形封头
平底形封头
大端折边锥形封头
【例1-19】
试为例1-18中的容器选配凸形封头。
解：因封头内直径 Di 1.2m ，封头成形前的毛坯由钢板 拼焊而成，焊接接头系数φ=0.85，其它参数与筒 体 一致。 （1）半球形封头：
1.3 1400 计算厚度： 4 t p 4 189 0.85 1.3 2.84mm c pc Di
折边锥形封头
内压封头结构和强度计算
（一）半球形封头
特点：受力情况与球壳相同，相同条件下，壁厚最 薄，表面积最小，最节省钢材，但其深度较大，整体冲 压困难，中小直径的容器很少采用半球形封头。 一般：
Di 2500
--整体热压； --分瓣冲压后拼焊
Di 2500
应用：常用在高压容器上
（二）椭圆形封头
由于GB150规定：碳素钢和低合金钢不包括腐蚀裕 量的最小壁厚为3mm，厚度负偏差取0.3mm，按钢板 规格向上圆整取名义厚度 4mm
n
【例1-19】
（2）标准椭圆形封头： 计算厚度：
pc Di 1.3 1400 5.68m m t 2[ ] - 0.5 pc 2 189 0.85 0.5 1.3
Ri = 0.9Di , r = 0.17Di
（三）碟形封头
碟形封头壁厚计算公式为：
2 0.5 pc
t
t
Mpc Ri
碟形封头校核计算公式为：
2 e pw MRi 0.5 e
M 1.33 的碟形 r 0.17Di ， Ri 0.9Di ， GB150推荐， 封头可视为标准碟形封头，此时，封头球面部分的壁 厚与圆筒的壁厚相近，封头深度也不大，便于制造。
应用：在中低压容器中应用比较广泛
分析证明：当Di/2hi＝2时，,椭圆形封头应力分布较 好，壁厚与筒体壁厚大致相等，便于焊接，边缘应力 小，所以我国将此定为标准椭圆形封头。
（二）椭圆形封头
标准椭圆形封头壁厚计算公式为：
2 0.5 pc
t
pc Di
系数0.5是对理论计 算精度的修正
半个椭球和一段高度为h的短圆筒（直边） 构成。——避免边缘应力与热应力叠加，改 善连接处的受力情况。
（二）椭圆形封头
特点：封头的椭球部分经线曲率变化平缓而连续， 故应力分布比较均匀，且椭圆形封头的深度小，易于冲 压成形。 整块钢板冲压成形 D＜1200 一般：
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Di 1200
几块钢板拼焊成坯料，然 后加热冲压成形
C2 C1 6.79 1.5 0.3 8.59mm
按钢板规格向上圆整取名义厚度 n 10mm
【例1-19】
分析：半球形封头最薄，用材最少，但 深度大，制造困难；碟形封头比较浅，但壁 厚最厚，,耗材多且结构不合理；椭圆形封头 用材不多，制造容易，与筒体壁厚几乎一致， 结构合理，故应选配标准椭圆形封头。
C2 C1 5.68 1.5 0.3 7.48mm
按钢板规格向上圆整取
n 8mm
【例1-19】
（3）标准碟形封头： 计算厚度：
1.331.3 0.9 1400 6.79mm t 2 0.5 pc 2 189 0.85 0.5 1.3 Mpc Ri
标准椭圆形封头校核计算公式为：
2 e pw Di 0.5 e
t
（三）碟形封头
半径为Ri的球面、半径为r的过渡圆角（折 边）和高度h的直边滑接而成。
（三）碟形封头
碟形封头的强度与封头球面区半径Ri及过渡圆 弧r有关，Ri越大r越小，则封头产生的应力越大 。
GB150推荐：标准蝶形封头