球形封頭與筒體連接區(qū)的應(yīng)力分析

 壓力容器的結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)往往是壓力容器的高應(yīng)力區(qū)，一般說(shuō)來(lái)，壓力容器的結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)可分為總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)和局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)兩種。總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)是指對(duì)結(jié)構(gòu)相當(dāng)大的部分產(chǎn)生影響的應(yīng)力或應(yīng)變?cè)?，例如封頭與殼體連接區(qū)、設(shè)備法蘭與殼體連接區(qū)、接管區(qū)、不同直徑或厚度或材料的連接區(qū)等；局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)是指對(duì)結(jié)構(gòu)相對(duì)較小的范圍內(nèi)產(chǎn)生影響的應(yīng)力或應(yīng)變?cè)?，例如小的圓角半徑、小的連接件、部分焊透的焊縫或小孔等。很多結(jié)構(gòu)，如壓力容器開(kāi)孔接管區(qū)等既存在總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)因素，又存在局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)因素。由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜，很難用解析法進(jìn)行準(zhǔn)確求解，通常采用有限元方法進(jìn)行計(jì)算。  球形封頭與筒體連接區(qū)的應(yīng)力分析 在高壓容器中，特別是直徑較大的容器經(jīng)常采用球形封頭，因?yàn)榍蛐畏忸^在內(nèi)壓作用下兩向應(yīng)力相等，受力狀況很好。球形封頭所需厚度往往比筒體厚度小很多，既可以節(jié)省材料又可以減輕負(fù)重。

  半球形封頭是指由半個(gè)球殼及直邊（圓筒短節(jié)）構(gòu)成的封頭。球殼的曲率半徑處處相等，受力均勻。與其他封頭相比，半球形封頭在承受相同內(nèi)壓時(shí)，所需要的壁厚較小。在球殼與相同厚度圓筒的連接處，因曲率半徑變化引起的邊緣應(yīng)力僅為圓筒總體薄膜應(yīng)力的3.1%，可忽略不計(jì)。所以半球形封頭力學(xué)性能較好，所用材料節(jié)省。

    和其他的封頭做對(duì)比的話(huà)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)半球形封頭在直徑和承壓相同的條件下，所需厚度比較小，封頭容積相同時(shí)其表面積也較小，用料很省。該封頭的受力比較均勻，在制造上也是比較困難的，因此一般情況下，除了用于壓力較高、直徑較大的壓力容器外，其他的容器采用的比較少。半球形封頭與其他形式封頭相比較在直徑和承壓相同的條件下，所需厚度較小，封頭容積相同時(shí)其表面積較小，用料較省。受力很均勻。但 由于制造困難，一般除用于壓力較高、直徑較大的壓力容器外，其他容器較少采用。

    在使用該封頭的時(shí)候，我們需要注意防止其與碳鋼直接接觸，避免鐵離子的污染。不要露天存放，還應(yīng)避免雨淋，強(qiáng)制組焊也是不可取的

  封頭的種類(lèi)有很多種，有錐形的封頭、圓形封頭、球型封頭、無(wú)折邊封頭、平形、蝶形封頭、不銹鋼封頭，類(lèi)型不同的封頭應(yīng)用的場(chǎng)合也不一樣，其中半球型封頭的封頭一般都是無(wú)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(guò)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(duì)此有詳細(xì)要求的話(huà)，應(yīng)進(jìn)行定制；對(duì)于半球型封頭的材質(zhì)來(lái)說(shuō)，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(huì)有不同，亦可根據(jù)用戶(hù)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(huì)減薄高應(yīng)力，拼接時(shí)焊縫方向勿必要是徑向和環(huán)向焊接

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

封頭是壓力容器上常用的阻塞設(shè)備，它能夠被制作成不同的形狀，如：碟形封頭、橢圓封頭等?，F(xiàn)在常用的原料是不銹鋼，其實(shí)還有一種球型封頭的制作材料，那就是鋁封頭。

我們知道，因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)運(yùn)用環(huán)境的原因，大多數(shù)情況下運(yùn)用的都是不銹鋼封頭。而鋁封頭一般坐落壓力容器的兩頭，是壓力容器的主要承壓部件之一，鋁封頭密封的好壞將直接影響它的密閉性，關(guān)于保持內(nèi)部壓力相對(duì)持久具有不行忽視的作用，也能夠稱(chēng)作四兩撥千斤。根據(jù)壓力容器多用于工業(yè)的化學(xué)反應(yīng)，因而其端口有必要不易變形，耐腐蝕，選用的原料多選用碳鋼、不銹鋼、鋁、銅等，尤以鋁原料較為多見(jiàn)。

鋁封頭和不銹鋼封頭總的來(lái)說(shuō)，主要區(qū)別是原料不一樣，在相同的球型封頭上作業(yè)，運(yùn)用壽命會(huì)有所不同。