封頭是壓力容器的重要受壓元件,包括橢圓形、碟形、半球形和錐形封頭等。其中,橢圓形封頭因其制造簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭由橢球部分和短圓筒(直邊段)組成。
設(shè)置直邊段的目的主要有兩方面:首先,它避免了邊界效應(yīng)形成的大彎曲應(yīng)力與封頭和筒體對(duì)接環(huán)焊縫的焊接應(yīng)力疊加;其次,直邊段使封頭的加工、與筒體的組對(duì)以及焊縫的無損檢測(cè)更為便利。
從受力角度看,標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭與筒體連接后,有效緩解了環(huán)向壓縮薄膜應(yīng)力,提高了封頭的周向穩(wěn)定性,并減小了薄膜應(yīng)力強(qiáng)度值,增強(qiáng)了封頭強(qiáng)度。連接產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,尤其是經(jīng)向彎曲應(yīng)力,是封頭較大應(yīng)力的來源。直邊段的設(shè)置有效避免了封頭彎曲應(yīng)力與筒體對(duì)接環(huán)焊縫的應(yīng)力疊加。
從制造角度看,直邊段的設(shè)置有利于處理沖壓邊緣折皺問題,避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變,改善焊縫受力狀況。同時(shí),它也有利于封頭與筒體組對(duì)時(shí)的裝配,以及焊縫無損檢測(cè)的進(jìn)行。
GB/T25198-2010標(biāo)準(zhǔn)中6.3.10規(guī)定了封頭直邊高度的要求:當(dāng)封頭公稱直徑DN≤2000mm時(shí),直邊高度h為25mm;當(dāng)DN>2000mm時(shí),h為40mm,公差范圍為(-5%~10%)h。