选用封头有门道，规则挑选不可少
2024-07-01 发布
封头在工作需求中广泛应用，其类型多样，包括平头、椭圆和蝶形等。选择封头形状时，需考虑其形状及应力分布，同时评估冲压、焊接和装配的难易程度，并进行技术和经济分析。
在直径、壁厚和工作压力相同的条件下，半球封头具有较小的应力和均匀的两向薄膜应力分布，与等壁厚筒体连接时，边缘附近的大应力与薄膜应力差异不大。
椭圆形封头的应力分布虽不如半球形均匀，但优于碟形封头。其顶点处应力较大，赤道上存在周向压应力。当特定比例（Di/(2h) = 2）与等壁厚筒体连接时，椭圆形封头可达到与筒体相同的强度。
碟形封头的主要力学缺点是较小的折边半径r，导致经线不连续，从而产生较大的经向弯曲应力和周向压应力。随着r/R的减小，这些应力增大，可能引发周向裂纹或折皱。
当r=0时，碟形封头变为无折边球形盖，力学性能较差，折点处出现峰值应力，焊缝成为危险源。
锥形封头在化工容器中用于实现流体的均匀分布和排料。其锥顶部分强度高，锥尖开孔通常无需补强。
封头的制造方法包括敲打、冲压、滚卷和爆炸成型。半球形与椭圆形封头常通过冲压制造，大型半球形封头可冲压成球瓣后组对拼焊。碟形封头则可通过敲打、冲压或爆炸成型，折边部分可滚压或敲打制成。
从制造工艺角度看，封头深度、直径与壁厚的增加会提高制造难度，尤其是使用高强钢时。整体冲压半球形封头相对于椭圆形封头更难制造。椭圆形封头需使用几何正确的模具进行人工敲打制造，而锥形封头的锥顶部分卷制困难，锥顶角较小时可考虑采用组合式封头。
同体积下，半球形封头表面积最小，椭圆形封头与碟形封头表面积基本相同。
在直径、壁厚和工作压力相同的条件下，半球封头具有较小的应力和均匀的两向薄膜应力分布，与等壁厚筒体连接时，边缘附近的大应力与薄膜应力差异不大。
椭圆形封头的应力分布虽不如半球形均匀，但优于碟形封头。其顶点处应力较大，赤道上存在周向压应力。当特定比例（Di/(2h) = 2）与等壁厚筒体连接时，椭圆形封头可达到与筒体相同的强度。
碟形封头的主要力学缺点是较小的折边半径r，导致经线不连续，从而产生较大的经向弯曲应力和周向压应力。随着r/R的减小，这些应力增大，可能引发周向裂纹或折皱。
当r=0时，碟形封头变为无折边球形盖，力学性能较差，折点处出现峰值应力，焊缝成为危险源。
锥形封头在化工容器中用于实现流体的均匀分布和排料。其锥顶部分强度高，锥尖开孔通常无需补强。
封头的制造方法包括敲打、冲压、滚卷和爆炸成型。半球形与椭圆形封头常通过冲压制造，大型半球形封头可冲压成球瓣后组对拼焊。碟形封头则可通过敲打、冲压或爆炸成型，折边部分可滚压或敲打制成。
从制造工艺角度看，封头深度、直径与壁厚的增加会提高制造难度，尤其是使用高强钢时。整体冲压半球形封头相对于椭圆形封头更难制造。椭圆形封头需使用几何正确的模具进行人工敲打制造，而锥形封头的锥顶部分卷制困难，锥顶角较小时可考虑采用组合式封头。
同体积下，半球形封头表面积最小，椭圆形封头与碟形封头表面积基本相同。
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