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压力容器封头的选用原则

选用原则

应根据工作条件的要求，既要考虑封头的形状及其应力的分布规律，又要考虑冲压、焊接、装配的难易程度，进行的技术和经济分析。

几何方面

同体积以半球形封头表面积为小，椭圆形封头与碟形基本相同。

力学方面

在直径、壁厚、工作压力相同的条件下，半球封头应力小，两向薄膜应力相等，而且沿经线均匀分布，如与壁厚相等的筒体连接，边缘附近的应力与薄膜应力并无明显不同。

椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但比碟形封头要好些，顶点处应力，在赤道上出现周向压应力，当Di/(2h) =2与壁厚相等的筒体连接时，椭圆形封头可以达到与筒体等强度。

压力容器的结构不连续区往往是压力容器的高应力区，一般说来，压力容器的结构不连续区可分为总体结构不连续区和局部结构不连续区两种。总体结构不连续是指对结构相当大的部分产生影响的应力或应变源，例如封头与壳体连接区、设备法兰与壳体连接区、接管区、不同直径或厚度或材料的连接区等；局部结构不连续是指对结构相对较小的范围内产生影响的应力或应变源，例如小的圆角半径、小的连接件、部分焊透的焊缝或小孔等。很多结构，如压力容器开孔接管区等既存在总体结构不连续因素，又存在局部结构不连续因素。由于结构不连续区的几何结构一般较为复杂，很难用解析法进行求解，通常采用有限元方法进行计算。

确定零件展开尺寸的方法主要有以下几种：

1)作图法：指用几何制图法将零件展开成平面图形。

2)计算法：指按展开原理或压（拉）延变形前后面积不变原则推导出计算公式。

3)试验法：指通过试验公式决定形状较复杂零件的坯料展开尺寸，这种方法简单、方便。

4)综合法：指对过于复杂的零件，可对不同部位分别采用作图法、计算法来确定坯料展开尺寸，有时也可用试验法配合验证。

制造容器的零件可分为两类：可展开零件和不可展开零件，如圆形筒体和椭圆形封头就分别属于可展开与不可展开零件。

封头的成形方式主要有冲压和旋压两种。而根据是否加热又有冷成形和热成形之分。封头的热旋压成形技术相对传统的热冲压成形有诸多方面的优势，它无需投入昂贵的模具费用，对于非标形状，非标尺寸的封头制作不会受到限制，制作成本相对较低，旋压过程可以灵活多变，对于具有开裂倾向的材料把握性比较大。此外，旋压成形的封头尺寸精度也较高。金属材料的温度与强度成反比关系，随着温度升高，其强度会减弱。在600℃以下时，温度的改变对强度的影响并不是很大，当温度达到700℃时，材料的强度将会降低2/3左右，而当温度达到900℃时，其强度仅仅相当于常温时的1/10左右。