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封头

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封头
封头属压力容器中锅炉部件的一种,通常是在压力容器的两端使用的。再有就是在管道的末端做封堵之用的一种焊接管件产品。有很多种的形式。

定义

封头是容器的一个部件,是以焊接方式连接筒体。(如下图)根据几何形状的不同,可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种,其中球形 、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头。在焊接上分为对焊封头,承插焊封头。用于各种容器设备,如储罐、换热器、塔、反应釜、锅炉和分离设备等。材质有碳钢(A3、20#、Q235、Q345B、16Mn等)、不锈钢(304、321、304L、316、316L等)、合金钢(15Mo3 15CrMoV 35CrMoV 45CrMo )、铝、钛、铜、镍及镍合金等。

执行标准

封头的执行标准:
压力容器封头GB/T25198-2010
管路标准
GB/T12459-2005
GB/T13401-2005
电力标准
DL/T695-1999
D-GD87-0607
石化标准
SH3408-1996
SH3409-1996
用途
封头是石油化工、原子能到食品制药诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件。
● 封头是压力容器上的端盖,是压力容器的一个主要承压部件。所起的作用是密封作用。一是做成了罐形压力容器的上下底,二是管道到头了,不准备再向前延伸了,那就用一个封头在把管子用焊接的形式密封住。和封头的作用差不多的的产品有盲板和管帽,不过那两种产品是可以拆卸的。而封头焊好了之后是不可以再拆卸的。 与之配套的管件有压力容器、管道、法兰盘、弯头、三通、四通等产品。
●封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。
其他
GB150-1998厚度的定义
(1) 计算厚度δ
是按各章公式计算得到的厚度。需要时,尚应计入其他载荷所需厚度。
(2) 设计厚度δd
是计算厚度δ与腐蚀裕量C2之和。
(3) 名义厚度δn
是设计厚度δd加上钢材厚度负偏差C1后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标注在图样上的厚度。
(4) 有效厚度δe
是名义厚度δn减去腐蚀裕量C2和钢材厚度负偏差C1的厚度
(5) 各种厚度的关系如图
(6) 投料厚度(即毛坯厚度)
根据GB150---1998第10章和各种厚度关系图:
δs=δ +C1+C2+Δ1(厚度第一次设计圆整值)+C3(加工减薄量)+(厚度第二次制造圆整值)
基本要求
我国现有的封头标准,是按结构型式(椭圆形、碟形、锥形)、成形方式 (冲压、旋压)的不同,而分别制订的,这不仅造成不同标准封头质量要求不完全一致的 不合理现象,同时也给标准封头的选用、标准的修订带来某些困难。
第一、以往的封头标 准都是仅与 GB150《钢制压力容器》配套的,即只考虑了按规则设计的封头的制造、检验 与验收要求,而我国早在1995年就完成GB150与JB4732了压力容器基础标准的双轨制( 与 《钢制压力容器分析设计标准》),缺少与分析设计相配套的封头标准,不能不说是我国 压力容器标准化工作的一大缺憾。
第二,GB150属强制性标准,而根据GB150编制并与之配 套的封头标准却是指导(推荐)性的,这显然是不合理的,也难以保证封头这一重要受压元件的质量。

材料分析

容器内径Di=4000mm、计算压力Pc=0.4MPa、设计温度t=50℃、封头为标准椭圆形封头、材料为16MnR(设计温度才材料许用应力为170MPa)、钢材负偏差不大于0.25mm且不超过名义厚度的6%、腐蚀裕量C2=1mm、封头拼焊的焊接接头系数?=1。求椭圆封头的计算厚度、设计厚度和名义厚度。
KpDi
计算厚度δ=----------------=4.73mm
2[σ]tΦ-0.5pc
计算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm
考虑标准椭圆封头有效厚度δe应不小于封头内径Di的0.15%,有效厚度δe=0.15%Di=6mm
δe>δd、C1=0、C2=1、名义厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm
考虑钢材标准规格厚度作了上浮1mm的厚度第一次设计圆整值△1=1,故取δn=8mm。
根据专业封头制造厂技术资料Di=4000、δn=8封头加工减薄量C3=1.5mm,经厚度第二次圆整值△2=0.5。
如要求封头成形厚度不得小于名义厚度δn减钢板负偏差C1,则投料厚度:
δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm,而成形后的最小厚度为8.5mm。如采用封头成形厚度不小于设计厚度δd(应取δe值),则投料厚度:δs=δd(δe)+C3+△2=8mm,而成形后的最小厚度为6.5mm、且大于有效厚度δe、更大于设计厚度δd和计算厚度δ。
从以上可看出,两种不同要求,使该封头的投料厚度有2mm之差,而重量相差有300kg之多。

厚度定义

GB150及有关封头标准的厚度定义不甚合理,主要体现在容器和封头成形后的厚度要求上,对凸形封头和热卷筒的成形厚度要求不得小于名义厚度减钢板负偏差(δn-C1),由此可能导致设计和制造两次在设计厚度的基础上增加厚度以保证成形厚度。为此,曾经提出了最小成形厚度的概念:"热卷圆筒或凸形封头加工成形后需保证的厚度,其值不小于设计厚度"。也就是说设计者应在图纸上标注名义厚度和最小成形厚度(即设计厚度δd),这样使得制造单位可根据制造工艺和原设计的设计圆整量决定是否再加制造减薄量。这种厚度的定义和标注是截止2013年国际压力容器界的流行方法,有其合理性,但在我国现行标准中有以下两个问题需解决。
产地
管道装备制造业做为盐山的特色产业,起源于上世纪七十年代,起初只能生产简单的弯头、法兰等管件,经过30多年的扶持和培育,产业规模增长了上百倍,产品体系不断健全,发展成为涵盖管道和管道配件的完整产业体系。2008年,盐山的管道装备企业总数达到986家,总资产50亿元,年加工能力1000万吨。全年管道装备制造业完成销售收入110亿元,完成增加值25.5亿元,对GDP的贡献率达到46%;上交税金1.8亿元,对财政收入的贡献率达到52%。国内市场占有率近40%,广泛应用于电力、石化、油气输送、城市供排水等领域,秦山核电、北京核试验快堆、三峡电站、西气东输等国家重点工程都大量选用我县的产品;2006年盐山的管道装备制造业被河北省中小企业局命名为“河北省重点产业集群”。2007年被河北省科技厅命名为“河北省特色产业基地”,被中国设备管理协会命名为“中国管道装备制造基地”,被中国石油和石油化工设备协会命名为“国家级特色产业集群”,被省委、省政府确定为“十大装备制造园区”之一。2008年被中国社会科学院认定为“中国县域产业集群竞争力100强”,被市政府纳入沧港工业走廊。

 

 
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