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1、第2期锅炉制造No.22010年3月BOILERMANUFACTURINGMar.2010文章编号:CN23-1249(2010)02-0053-04压力容器球形封头与筒体连接结构分析郜愿锋,李明,张旭(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)摘要:球形封头是压力容器中常用的封头形式,其壁厚与筒体壁厚相差较大,GB150-1998中将筒体与球形封头的对接环形焊缝定义为A类焊接接头。本文从壁厚计算公式角度出发,讨论了工程中常用的球形封头与筒体的连接结构及其合理性,得出球形封头与筒体连接应遵循的基本原则。关键词:压力容器;球形封头;筒体;壁厚;连接结构中图分类号:TQ055.8文
2、献标识码:BConnectionStructureAnalysisbetweenCylinderandSphericallyDishedofPressureVesselGaoYuanfeng,LiMing,ZhangXu(HarbinBoilerCompanyLimited,Harbin150046,China)Abstract:Sphericallydishedisoneofthemostpopularheadsforminpressurevessel,thethicknessofcylinderismuchbiggerthansphericallydished,sothebuttci
3、rcleweldsbetweencylinderandsphericallydishedisdefinedascategoryAincriteriaGB150-1998.Fromtheaspectsofthicknesscalculatingformula,theconnectionstructureandfeasibilitybetweencylinderandsphericallydishedwerediscussedinthispaper.Italsodescribesbasicprinciplesfortheconnectionbetweencylinderandspherica
4、llydished.Keywords:pressurevessel;sphericallydished;cylinder;thickness;connectionstructureGB150-1998中也将筒体与球形封头的对接环形0引言焊缝定义为A类焊接接头。在压力容器中,球形封头与其它形式的封头1壁厚计算相比,球形封头的受力最好,在相同直径和压力下所需厚度最小,最节省材料,因而在压力较高的容研究筒体和封头连接形式之前,我们首先来器中常常使用。与此同时,在所有形式的封头与看一下容器壁厚的计算。筒体连接中,球形封头厚度与筒体厚度相差最大,1.1筒体壁厚的计算它们之间的连接结构不仅影响设备的
5、制造,而且我们知道筒体的应力状况是两相薄膜应力、也是容器能否安全运行的重要因素之一。在环向应力为轴向应力的两倍,内压圆筒壁厚计算收稿日期:2009-06-15作者简介:郜愿锋(1983-),男,2006年毕业于东华理工学院核工程与核技术专业,助理工程师,从事压力容器的设计开发工作。·54·锅炉制造总第220期公式是从圆筒与内压的静力平衡条件得出的。图所得壁厚小于按径向应力计算所得壁厚,因此,筒1为内压圆筒受力图。首先假设应力沿圆筒壁厚体壁厚按后者计算。均匀分布,压力Pc产生轴向分力和径向分力。上述计算公式是在假设成立的前提下得出的,但这个假设只适用于薄壁容器。对于较厚壁厚的圆筒,其环向应
6、力并不是均匀分布的,上述计算公式计算结果与实际存在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以由弹性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映了其分布:厚壁筒中存在的三个方面的应力,其中只有轴向应力是沿厚度均匀布的。环向应力和径向应力均是非均匀分布的,且内壁处为最大值。筒壁三向应力中,以周向应力最大,内壁处达最大值,外壁处为最小值,内外壁处的应力差值随K=DO/Di增大而增大。当K=1.5时,由薄壁公式按均匀分布假设计算的环向应力值比按拉美公式计算的圆筒内壁处的最大环向应力要偏低23%,存在图1圆筒受力图较大的计算误差。由于薄壁公式形式简单,计算方便、适于工程(1)按圆筒轴向应力计算:应用。为了解决厚
7、壁筒时薄壁公式引起的较大误压力Pc在圆筒轴向产生的总轴向力:差,由此采取增大计算内径,以适应增大应力计算π2F1=DiPc值的要求。为此将圆筒计算内径改为中径,即以4圆筒横截面的面积Di+δ代替Di代入薄壁内径公式中,则有::A=πDδpc(Di+δ)pcDi+pcδ1iσθ==2δ2δ由此产生的圆筒轴向应力:经变形得:δ(2σθ-Pc)=PcDiπ2tDipc当σθ控制在[σ],且考虑接头系数<时,即σθ4pcDiσh==取[σ]
