
河北鴻仞管道生產(chǎn)管線鋼無縫對焊封頭-壓力容器封頭
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河北鴻仞管道制造有限公司
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河北省滄州市
(1)按壁厚分類有薄壁容器和厚壁容器。當(dāng)容器的外徑和內(nèi)徑的比值K小于或等于1.2的稱薄壁容器; K>1.2時,則為厚璧容器。薄壁容器的應(yīng)力可近似地視為兩向應(yīng)力狀態(tài),這樣可以簡化計算,而計算誤差很小。厚壁容器則不然。
(2)按幾何形狀分類有球形、圓筒形、輪胎形容器以及非圓形截面容器。球形容器由于幾何形狀對稱,因此受力均勻。在相同直徑和壁厚的條件下,球形容器承載能力較大,在相同容積的條件下,球形容器表面積較小,因此用材較省,但制造比較困難。故球形容器多用于有壓力的液體和氣體的貯存。
(3)圓筒形容器承載能力較高,制作比球形容器方便。當(dāng)用作化工設(shè)備時,內(nèi)件比較好安排,在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。非圓形截面的容器種類頗多,如矩形截面容器、橢圓形截面容器、長圓形截面容器等等,這類容器或因制造方便或因運輸?shù)刃枰偶右允褂?。如矩形容器采用平板組焊而成,雖然制造比較方便,但平板受載荷能力小,因此,矩形容器一般只作常壓貯罐使用。
纖維纏繞壓力容器都需要有封頭或接頭。在某些應(yīng)用中,封頭技術(shù)很簡單,只要把金屬封頭或塑料封頭用膠粘劑和筒身粘接起來即可。如封頭形式合理,這種辦法也能保證得到高的抗剪強度。對帶繞的發(fā)動機殼體來說,用膠粘劑把頭和筒身粘結(jié)起來是的實用方法。為此,需把封頭的連接段設(shè)計成杯形,以便搭接或嵌接。如內(nèi)壓荷載很高,需采用搭接。針對這種用途,目前正在試制新型膠粘劑,這種膠粘劑應(yīng)具有把結(jié)構(gòu)荷載由一邊傳遞到另一邊的能力。
纏繞容器封頭的連接方法很多,但普遍使用的是螺旋形纏繞法,也就是按螺旋形把纖維纏到封頭和簡身的連接段上。這時應(yīng)使纖維只承受抗拉載荷。合理的整體式封頭設(shè)計是很難的,而且這個設(shè)計是否合理直接影響到纏繞容器的有效重量。假如纖維纏繞容器的兩個封頭尺寸相等,那么,對于沿容器中心開口的容器來說,可以適當(dāng)?shù)剡x擇繞型,使纖維總是切于開口的邊緣,就勿需另行局部增強了。
封頭按其形狀可分為三類,一類是凸形蜮頭,它包括半球形封頭、半橢球封頭(又稱橢圓形封頭),帶折邊球形封頭(又稱碟形封頭)和無折邊球形封頭四種。二類是錐形封頭,它包括無折邊錐形封頭與帶折邊儺形封頭兩種。三類是平板形封頭。
凸形封頭和錐形封頭都是回轉(zhuǎn)殼體,它們的強度計算均以薄膜應(yīng)力理論為基礎(chǔ);平板形封頭受彎曲,它的強度計算則以平板彎曲理論為依據(jù)。無論是哪一種封頭,在與筒體連接處均會產(chǎn)生邊界應(yīng)力。不同形狀的封頭與簡體連換會產(chǎn)生大小不同的邊界應(yīng)力。按薄膜應(yīng)力強度條件所確定的封頭與筒體壁厚,如果能夠同時滿足邊界應(yīng)力的強度條件(即σ≤3[σ]'φ),那么就可以“不考慮"邊界應(yīng)力,否則需根據(jù)邊界應(yīng)力強度條件的要求增加封頭和簡體連接處的壁厚。這樣的封頭只有兩種。一個是無折邊球形封頭,另一個是無折邊錐形封頭。
封頭球殼穩(wěn)定性計算可按下列步驟確定:
(1)初始假設(shè)球殼名義厚度δn,計算出δe=δn-C, 及Ri/δe值;
(2)計算A值:由式確定;
(3)選擇B-A圖:根據(jù)外壓球殼所用材料鋼種,選用相適應(yīng)的算圖;
(4)確定B及[p]值:在選定算圖后,根據(jù)計算得A值在算圖(B-A圖)橫坐標(biāo)上定出A點,這時可能有兩種情況;①若A值落在材料溫度線的右方,則可過此點向上作垂線與材料溫度線相交(遇到中間溫度值時用內(nèi)插法),再過交點向右作水平線,與縱坐標(biāo)相交,即得B值。②若A值落在材料溫度線的左方,與材料溫度線不相交,這說明球形殼體失穩(wěn)時球壁的環(huán)向應(yīng)變值沒有超出材料溫度線的直線部分,其臨界應(yīng)力在彈性范圍內(nèi),B與A之間關(guān)系存在線性關(guān)系,球殼材料彈性模量E'可以從手冊中查取。
(5)比較[p]與 p:要求達到[p]≥p,且相接近,則初始假設(shè)正確;否則重復(fù)上述計算,直到滿足[p]≥p,且相接近為止。
(6)確定球形殼體名義厚度:通過上述計算得到的正確初始假設(shè)名義厚度δn,即為球形殼體圖樣上標(biāo)注的厚度

