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压力容器封头影响因素
编辑:河北旭策管件制造有限公司   时间:2020-07-13

如何根据标准合理选择封头厚度,使其能更好地满足设备强度要求,对压力容器的安全运行具有重要意义。在成型过程中,因为受压元件如封头等会有一定的加工减薄,因此容器元件的最小成型厚度和实际厚度通常在设计图纸中加以标注。

通常,决定头部最小厚度的方法是直接与设计厚度相等,即,计算厚度腐蚀裕量,但该方法仅考虑了压力的影响,而没有考虑其他载荷的影响和限制条件,使封头最小厚度无法满足设计要求,从而使压力容器运行存在安全隐患。

影响压力容器封头最小厚度的主要因素如下

1.刚性的影响

在承受压力时,封头本身应具有一定的刚性,以免发生变形破坏。2.压载的影响

封头是在一定压力下受压力的元件,首先要满足压力载荷,不论封头是否承受内压或外压负荷,都可以由相关公式求出其厚度,其中,计算厚度腐蚀裕量=设计厚度,该设计厚度是单个考虑压力载荷后所需封头最小厚度。

3.内部压力不稳定效应

对 Di/2 hi≤2,有效厚度要大于头部直径的0.15%;对 Di/2 hi>2,其有效厚度要大于封头直径的0.30%。以上虽限制的是有效厚度,但实际上也间接限制了封头成形的最小厚度。

封头管帽.jpg

4.开孔补强效应

在压力容器中,常见的开孔加固方式有:锻管加固、环形加固和整体加固。“整体补强”指的是增加壳体厚度,补强开孔后削弱壳体。本实用新型在封头上开孔时,封头最小厚度满足要求的厚度。

5.受接管载荷作用时产生的局部应力效应

由于接管外载对局部要求较高,因此,设计压力容器时,为了达到校核外载的目的,需要对封头上的重要工艺管口进行校核外载,当接管外载要求较高时,要增加封头的厚度,以减小接管外载的应力影响,使其达到校核外载的最低厚度。

6.起强化作用的水平容器封头

水平容器设计中,容器支座反力使与鞍座接触的筒体产生周向压应力,支架横截面筒最低处,周向压应力最大,而在没有加强圈时,筒体易在此处发生矢稳,圆筒截面上的切向剪切力使圆筒径向截面产生圆周弯曲。采用鞍座设计时,应尽可能使鞍座底板中心距封头切线距离 A≤0.5 Ra,在筒体上增加封头的强度,以平衡筒体的压力和弯距,符合鞍座应力验算要求,当前封头最小厚度。

其中:

Ra-筒体的平均半径

7.试压应力校核效应

在试压过程中,当试压压力大于规定压力,在耐压试验之前,测试条件下每个受压元件的应力水平应检查是否满足校验条件。在压力容器在试验时,由于测试压力增大,压力测试应力校核会超出封头的测试应力值,因此会增加封头的有效厚度以满足测试应力校核的条件,这时封头最小厚度达到压力试验应力检验合格时的厚度要求。

8.物料厚度对临界值的影响

“计算厚度”是指根据各章节公式计算出来的厚度;“设计厚度”是指与腐蚀裕量相加的厚度;“名义厚度”是指与钢板厚度相减的负偏差整到钢材标准规格厚度,即标在图纸上;“有效厚度”指钢板的名义厚度减去腐蚀余量和厚度相减的负差。

压力容器封头的坯料厚度等于设计成厚减薄圆整量,即材料的标准规格厚度,最小成型厚度不能小于设计厚度,设计厚度=计算出的腐蚀裕量。


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