范海俊，朱金花，牛 铮，姚佐权

(1. 合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230031； 2. 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心，安徽 合肥 230031)

在高压容器的设计建造中，若采用单层结构则对材料的要求较为严格，整个制造过程也会相对复杂。尤其是筒体以及筒体与封头连接深环焊缝焊接质量难以保证，且焊接接头区域冷却后收缩变形较大，导致焊接接头局部区域存在很大的残余应力。多层包扎结构形式的出现，有效地解决了单层结构中深环焊缝的焊接问题。多层包扎筒体一般由10～25 mm的内筒以及若干层6～12 mm的层板组成，制造时可将焊接接头错开以避免深环焊缝的问题【1-2】。

同时为了节约材料，高压容器的封头一般使用受力更好的球形封头。GB/T 150.3—2011附录D.8.3中给出了6种多层筒体与封头过渡区域的连接形式，均要求削边长度是筒体与封头厚度之差的3倍；ASME Ⅷ-1“ULW篇 多层结构制造压力容器的要求”中也做了类似的规定【3-4】。而设计计算时球形封头的厚度如取筒体厚度的一半，封头轴向没有足够的层板布置空间，无法满足该条款的规定。同时筒体与封头连接部位存在结构突变，导致应力状态复杂，应力集中现象突出，故按照规则设计选取的封头成形厚度，会造成局部区域应力过高，从而导致结构发生失效。这一关键点往往在规则设计中被忽视。本文以1台高压空气储罐为例，设计多种多层包扎筒体与球形封头的连接方案，对局部结构进行分析，并提出优化方案，为该结构的设计提供指导。……