球形封头也称为球型封头,是以球壳的球冠部分所形成的封头,有半球形封头和无折边球性封头两类。压力容器多采用半球形封头作为端封头,其优点是在同样容积下表面积*小,相同承压条件下需要的厚度薄,从节省材料和强度上看,是*合理的。无折边球形封头与简体用角焊缝连接,常用作容器中两独立受压室的中间封头,也可作端封头。球型封头应用在石油、电子、化工、、轻纺、食品、机械、建筑、、航空航天、等行业。球形封头在进行生产时,为了减少球形封头的磨损,并保持球形封头具备一定的精度,因此需要提高球形封头的技术性能以及生产效率。
球形封头的加工工艺包含有以下步骤:
(1)制作瓣片:采用相同材质的板材用冲压模具冲压成瓣片,冲压压力为120吨,所述板材为不锈钢板材;
(2)焊接:拼缝坡口进行100%MT,按JB4730.4-2005中I级合格,焊接完成后打磨清理焊缝表面;
(3)热处理;
(4)矫形:将冲压完成后的球形封头垫以平板进行锤击矫形,终得到成品封头。本发明的加工工艺过程简单,得到的球形封头密封性好,硬度大,焊接之后再次冲压,使 球形封头壁厚均匀,经过热处理后表面硬度大,不需要额外的加工余量,产品良品率高。
经过大量的研究发现,球形封头无论是采用哪种形式,通常情况下它都是容器中为薄弱的一个部位。并且球形封头的强度一般还只有筒体强度的70%~80%左右。而造成球形封头强度不够的原因有很多,如下面几种:
①球形封头与筒身连接处存在不连续应力;
v②缠绕张力不稳定;
③纤维轨迹偏离理论位置;
④球形封头曲面不准确。
在同样直径和压力情况下,半球形封头中的应力仅为圆筒形筒体应力的一半,故所需壁厚仅为筒体壁厚的二分之一。但因半球形封头深度大,制造困难。如将半球形封头的半径加大,而筒体半径不变,即封头半径加大,而筒体半径是保持不变的。和其他的封头做对比的话,我们会发现半球形封头在直径和承压相同的条件下,所需厚度比较小,封头容积相同时其表面积也较小,用料很省。这种无折边半球形封头深度浅,它具有以下的特点:
(1)与半球形封头相比,由于半径加大,因而厚度也要相应增加;
(2)在球形封头中,它与筒体的连接处,由于彼此在内压作用下变形的不一致性,将产生边缘应力,局部地区边缘应力值往往是筒体和封头正常部位应力的好几倍,因此,无折边球形封头受力情况不良,仅能用在低压场合。为了保证封头和简体连接处不至遭到破坏,要求连接角焊缝采用全焊透结构,并要求封头内半径月,不得大于圆筒体的内径,以适当控制封头厚度。半球形封头和球冠形封头:受内压的半球形封头在均匀内压作用下,薄壁球形容器的薄膜应力为相同直径圆筒的一半,故从应力分析来看,球形封头是的结构形式。
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