各種連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在壓力容器設(shè)計(jì)中常常遇到半球形封頭與筒體的連接的結(jié)構(gòu)。厚度不太厚的情況下可以封頭和筒體等厚，但是在壓力較高，筒體和封頭都比較厚并且筒體和封頭厚度相差較多的時候，采用等厚度結(jié)構(gòu)顯然是不合理的。關(guān)于封頭比筒體薄的情況，GB150的附錄J和JB4732附錄H都推薦了幾種結(jié)構(gòu)尺寸（如GB150圖J1（d）、（e）、（f））。其中： 結(jié)構(gòu)1：圖J1（d）是筒體和封頭中徑對齊的結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)2：圖J1（e）的結(jié)構(gòu)，筒體和封頭中徑有≤0.5（δn－δb）的偏離。 結(jié)構(gòu)3;圖J1（f）的結(jié)構(gòu)，筒體和封頭內(nèi)徑對齊。 這幾種結(jié)構(gòu)都是在筒體和封頭連接的切線處向封頭方向逐漸減薄形成錐形（單面或雙面的）過渡，而在制造時這是一段單獨(dú)的筒節(jié)—過渡段。所以封頭在底邊有所加強(qiáng)，封頭的等厚部分實(shí)際不是完整的半球而是一個球冠。這樣實(shí)際上就成了圓筒、過渡段和球冠的連接，例如結(jié)構(gòu)2，有的球冠的深度僅為球半徑的0.8。 結(jié)構(gòu)4：還有一種結(jié)構(gòu)，就是完整的半球形封頭與筒體連接，在連接處內(nèi)徑對齊，在筒體外側(cè)倒角過渡。這種情況是完整的半球形封頭與筒體連接，不用過渡段，而在筒體外側(cè)有1：3倒角過渡。 2、局部應(yīng)力分析 下面是一個用ANSYS分析的實(shí)際的例子： 計(jì)算壓力p=16.3MPa，設(shè)計(jì)溫度150°C。 封頭材料是16MnR，設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Smh=150MPa，筒體材料為16Mn鍛件，設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Smn=157MPa。 筒體內(nèi)直徑2400mm，筒體厚度148mm，封頭厚度96mm。各種結(jié)構(gòu)的封頭內(nèi)半徑略有不同。這個例子厚度的余量是比較大的，圓整后的有效厚筒體僅為142mm，封頭是70mm。所以應(yīng)力值都比較小。 分析所用單元是三角形6節(jié)點(diǎn)軸對稱單元。

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視頻作者：泰安力拓封頭制造有限公司

   不銹鋼封頭在加熱和冷卻過程中,表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差，導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力,即熱應(yīng)力。不銹鋼封頭在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時，由于心部冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。球型封頭即在熱應(yīng)力的作用下使工件表層受壓而心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當(dāng)冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,然后形成的殘余應(yīng)力就愈大。

球型封頭冷加工與熱加工有什么區(qū)別？

冷加工的特點(diǎn)：

1. 未經(jīng)加熱，不會發(fā)生材質(zhì)劣化，特別適合不銹鋼封頭加工。

2. 未經(jīng)加熱，不會產(chǎn)生冷卻收縮導(dǎo)致的尺寸變化，形狀規(guī)整，尺寸準(zhǔn)確且一致性好

3. 未經(jīng)加熱，封頭成形后表面維持原有材料的光潔表面，外觀漂亮。

4. 無需燃料，能源消耗少。

5. 無需加熱，不會產(chǎn)生有害氣體和煙霧，避免環(huán)境污染和地球溫暖化，與中 國國策一致。

熱加工的特點(diǎn)：

因加熱，會發(fā)生材質(zhì)劣化，導(dǎo)致不銹鋼封頭耐腐蝕性下降，不適合不銹鋼封頭加工。

加熱成形,封頭廠，導(dǎo)致模具受熱膨脹和封頭冷卻收縮，尺寸難以控制且一致性差。

因加熱，封頭成形后的表面氧化皮嚴(yán)重,封頭，且難以去除。

需要燃料，大量消耗寶貴的資源。

因加熱產(chǎn)生大量的有害氣體，污染環(huán)境，產(chǎn)生公害，與中國國策相違背

  封頭的種類有很多種，有錐形的封頭、圓形封頭、球型封頭、無折邊封頭、平形、蝶形封頭、不銹鋼封頭，類型不同的封頭應(yīng)用的場合也不一樣，其中半球型封頭的封頭一般都是無拼接的整體成型，大、中型封頭是先拼接后成型，特大型封頭一般是分塊制作，這樣就容易運(yùn)輸了，然后組焊在一起。半球型封頭主要用于壓力容器上作為堵塞裝置使用，不過受到形狀及材質(zhì)要求。

   半球型封頭的成形減薄率比橢圓形封頭要大些，正常的熱成形工藝，減薄率在10%左右這點(diǎn)是由于不同封頭廠生產(chǎn)工藝不同所導(dǎo)致的，如果對此有詳細(xì)要求的話，應(yīng)進(jìn)行定制；對于半球型封頭的材質(zhì)來說，如果有特殊要求的可以按照要求進(jìn)行定制；半球型封頭的大小會有不同，亦可根據(jù)用戶要求進(jìn)行定做。

  半球型封頭拼接的間隔應(yīng)有大于3δ，且不小于100mm，但制冷設(shè)備很難達(dá)到這一要求，有其特殊性，碟形封頭的r處避免拼接，會減薄高應(yīng)力，拼接時焊縫方向勿必要是徑向和環(huán)向焊接

   對于先拼接后成型的封頭，拼接焊縫應(yīng)進(jìn)行超聲波檢測或者射線檢測，合格級別隨設(shè)備殼體走。然后成型的焊縫檢測級別、比例與設(shè)備殼體相