内压标准椭圆封头最小成形厚度的探讨
2013-09-15张娟
张 娟
（中昊（大连）化工研究设计院有限公司，辽宁 大连 116023）
压力容器是一种涉及国家财产和人民生命安全的特种设备，而设计是产品质量的最基本保障，“质量的第一步始于设计”。为了确保压力容器的质量和安全，设计者应该对压力容器的主要受压元件逐一进行强度计算，以满足设计的要求。而封头又是主要受压元件之一，所以封头的选型和成形尤为重要。受内压的标准椭圆封头在成形过程中不可避免地会发生局部厚度减薄，为了保证封头减薄后仍能满足设计的强度要求，GB／T25198－2010《压力容器封头》标准中4.3.1条明确规定对压力容器封头的设计标记要求注明封头的最小成形厚度。而GB150.4－2011中6.1.1条也明确了受压元件成形后的实际厚度不小于设计图样标注的最小成形厚度。但是两个标准中又都没有明确提出封头的最小成形厚度的计算方法，因此产生了如何确定封头的最小成形厚度以及如何检验的问题。笔者对此问题提出了一点看法，仅供参考。
1 最小成形厚度δmin的计算
2 实际应用举例
我院曾经给纯碱行业某公司的30kt／a小苏打项目设计了一台压缩空气缓冲罐，其中pc＝1.0 MPa，t＝80℃，Di＝800mm，φ＝1.0，C2＝2.0mm，封头选用标准椭圆封头，筒体及封头的材料为Q245R钢板（符合GB713－2008《锅炉和压力容器用钢板》的规定），其在耐压试验温度下的许用应力［σ］＝148MPa，在设计温度下的许用应力［σ］t＝147.25MPa，封头的名义厚度与筒体的名义厚度相等，取δ＝6mm。封头的中心有一个内平齐的开孔，接管规格为φ57×5的20无缝钢管（标准为GB／T8163－2008《输送流体用无缝钢管》），即接管的名义厚度δnt＝5mm，其在耐压试验温度下的许用应力［σ］t＝152MPa，在设计温度下的许用应力［σ］tt，＝148.25MPa，没有另外进行补强。如图1。
图1 压缩空气缓冲罐封头
封头的计算厚度按公式（5－1）得：
根据GB150.3－2011计算公式（3－2）计算出接管的计算厚度：
接管的有效厚度：δet＝δnt－C1－C2＝5－0.625－2＝2.375mm；
接管外伸的有效补强高度由GB150.3－2011计算公式（6－7）：
接管的内伸有效补强高度h2＝0mm
有效宽度B由GB150.3－2011公式（6－6）：
因为开孔是在封头的中心，则封头开孔处的计算厚度应按公式（6－2）计算，得δ＝2.17mm；开孔是安放式的，fr＝1.0；
3 检 验
4 结 语
GB／T25198－2010及GB150.4－2011对封头的最小成形厚度的规定，是对老版本的一种完善，也是给制作单位在下料时的一个衡量标准，不仅方便了产品的制造、检验和验收，而且还会避免把合格产品误判为不合格品，减少了不必要的浪费。
［1］ 中国国家标准化管理委员会.GB／T25198－2010《压力容器封头》［S］.2011
［2］ 中国国家标准化管理委员会.GB150.1～150.4－2011《压力容器》［S］.2012
