筒体和封头壁厚的计算

筒体和封头壁厚的计算

计算基准：

工作压力：6kgf/cm 2（表压）

设计压力：10 kgf/cm 2（绝压）

温度：常温

筒体直径：φ2000；φ3000；φ4000

1、筒体壁厚的计算：

根据公式

[]p

S t -Φ=σ2pD i 0 mm 式中：S 0——计算壁厚，mm

P ——设计压力，kgf/cm 2

D i ——圆筒内径，mm

[σ]t ——设计温度下圆筒材料的许用应力，kgf/cm 2

C ——壁厚的附加量

φ——焊缝系数，取0.85

选用材质为普通碳钢，《化工设备》（李健主编）第237页查得

100℃以下的许用应力为1270 kgf/cm 2，把上述相关数据代入公式，得

10

85.0127022000100-???=S =9.30mm 实际应用壁厚：S=S 0+C C= C 1+C 2+C 3

C 1——钢板厚度的负偏差，mm

C 2——腐蚀裕度，mm

C —加工减薄量，mm

1C 2=1mm, C 3= S 0×10%=0.93mm

故 C=0.8＋1＋0.93=2.73mm

S=9.30＋2.73=12.03实际取12mm

2、标准椭圆封头壁厚的计算：

根据公式

[]Kp K S t -Φ=σ2pD i 0 mm

式中：S 0——计算壁厚，mm

P ——设计压力，kgf/cm 2

D i ——圆筒内径，mm

[σ]t ——设计温度下圆筒材料的许用应力，kgf/cm 2

C ——壁厚的附加量

φ——焊缝系数，取0.85

K ——系数，标准椭圆封头D i /2h i =2，查得K=1

选用材质为普通碳钢，《化工设备》（李健主编）第237页查得

100℃以下的许用应力为1270 kgf/cm 2，把上述相关数据代入公式， 得

10

185.01270220001010?-????=S = 9.30 mm 实际应用壁厚：S=S 0+C C= C 1+C 2+C 3

C 1——钢板厚度的负偏差，mm

C 2——腐蚀裕度，mm

C ——加工减薄量，mm

1

C2=1mm, C3= S0×10%=0.93mm

故C=0.8＋1＋0.93=2.73mm

S=9.30＋2.73=12.03实际取12mm

按上述方法，计算φ3000，φ4000时相应的筒体壁厚及封头壁厚为17mm,22mm。

标准椭圆封头汇总

标准椭圆封头EHA DN*1.21+2倍直边+厚度+加工余量（1.211*(公称直径+壁厚)+2*直边高度）碟形封头代号DH 标准JB/T4729-94参数：R＝0.904Dg r＝0.173Dg H＝0.225Dg 下料尺寸：＝1.167Dg+2h 浅碟形封头下料公式： Dp＝1.12（Dg+S）+2h+20 h＝0.19Dg（曲面高度） 球形封头展开尺寸：1.42Di（内直径）+2δn（名义厚度）+80 1) 椭圆封头下料公式： （冲压） D展=1.19（Di+2S）+2h +20 或D展=1.2Di+2h +20 （旋压） D展=1.15（Di+2S）+2h +20 R= 0.833 Di Di: 内径 H: 拱高 r = 0.256 Di S : 壁厚 h = 0.25 Di h :直边高 2) 浅碟封头下料公式： Di1500-3300 D展 = 1.12Di+2h +S Di3400-6500 D展 = 1.15Di+2h +S R = Di r = 0.1Di H = 0.193Di 3) 平顶封头下料公式： D展 = (Di – 2R) +π (R + 1/2S) + 2h + 20 锥形封头 （不计直边部分）看成是一个等腰梯形，延伸两个斜边得一个等腰三角形，运用勾股定理可以计算出斜边长度，既为展开料的半径R，再加上直边高度H，封头展开园料半径最终为（R+H）。然后计算出封头中径（公称直径加壁厚）的周长C。再计算出展开园料的周长C1=2πR。最后用C/C1得出一个小于1的数值，用这个数值乘以360°，即为（扇形）封头展开料的夹角。以上的方法没有计算收口使用的边料重合部分的面积。这点一定要计算上去，可以按封头扇形的面积计算，上面的方法是可行的。不过实际上只需要用锥体放样就好了。

封头名称代号及参数

封头名称代号及参数文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

封头名称、代号及参数 EHA 标准椭圆形封头（2：1正半椭圆） D N=Di Di/2hi=2 EHB D N=D O DO/2hi=2 DHA Ri=Di r= hi= DHB Ri=Di r= hi= PSH Ri=Di D N=D O SHD Ri≥ WD R≥Di r≤ CHA α=30°r= D N=Di CHB α=45° r= D N=Di FH r≥3×δs H=r h HH Ri= MD R≥Di r≤ XD MD以外DF hi=1/4Di AH Ri= r= hi=1/4Di CHC α=60° r= rs= D N=Di CHD 其他 封头标记 封头使用注意点 1.封头与筒体组装点固请按图示的顺序对称点固，既简单又准确，方便组焊。 1、请测量封头的外周长。若事先进行筒体加工，请向本公司询问预定外周长的 尺寸。 2、请将封头外周长 4 等分，并在筒体和封头上做好标记。 3、按图示顺序进行定位焊接，定位焊的定位点请客户根据直径和板厚自选定位

点。 4、定位焊完成后，进行焊接。 2. 注意不锈钢封头表面的防护 1. 封头与筒体组焊后，要及时清理焊缝、热影响区及周围的焊渣、飞溅、污染物，并进行 PT 检查和表面酸洗。 2. 防止不锈钢封头表面的磕碰划伤。 3. 防止与碳素钢直接接触，避免铁离子污染。 4. 不在露天存放，防雨淋。 5. 避免强制组焊。结构设计要防止拘束应力过大。 6. 水压试验用水氯离子含量不得大于 25mg/L ，试验后要及时吹干。 7. 不锈钢酸洗不能用盐酸等还原酸。 8. 严格遵守《容规》规定的介质相容性。 注：对于0Cr18Ni9和304等亚稳定奥氏体不锈钢封头很容易因表面防护不当，而引起表面点腐蚀。当与加工应力、焊接应力叠加后，最终导致应力腐蚀和晶间腐蚀。为此，请客户特别注意对此类不锈钢的表面防护。 3. 封头使用场合的注意点 1. 碳素钢封头在硝酸盐、氨、碱性钠等环境下会发生裂纹，请在订购封头时说明消除残余应力。 2. 奥氏体不锈钢在有氯离子的特定环境下会发生应力腐蚀裂纹，请在设计时选择合适材料。 3. 需热镀锌或渗铝的碳钢容器，请先做热处理，去除残余应力。 封头特点 1.使用高品质封头特殊钢材 北海的封头● 根据北海铁工所对封头材料的特殊技术要求 向优秀钢厂特别订购封头特殊钢材（太钢、舞钢、浦钢）。 ● 主要技术指标严于国家标准： 碳素钢：磷P≤%、硫S≤%、屈强比бs/бb ≤ 75% 16MnR：磷P≤%、硫S≤%；屈强比бs/бb ≤ 75% ；12mm以上UT；16mm以上正火；10mm以上3m板幅。

筒体和封头标准及重量

1.筒体（摘自J B1153－73） 附表1筒体的容积、面积和质量 公称直径DN mm 1米高 的容积 V m3 1米高 的内表 面积 F B（m2） 1米高筒节钢板理论质量，kg 厚度δ，mm 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 0.071 0.126 0.196 0.283 0.385 0.503 0.636 0.785 1.131 1.539 2.017 2.545 3.142 3.801 4.524 5.309 6.159 7.030 8.050 9.075 10.180 11.340 12.566 0.94 1.26 1.57 1.88 2.20 2.51 2.83 3.14 3.77 4.40 5.03 5.66 6.28 6.81 7.55 8.17 8.80 9.43 10.05 10.08 11.32 11.83 12.57 22 30 37 45 30 40 50 60 69 79 89 37 50 62 75 87 99 112 124 149 173 198 44 60 75 90 105 119 134 149 178 208 238 267 296 322 356 59 79 100 121 140 159 179 199 238 278 317 356 397 436 475 514 554 593 632 672 711 751 790 99 125 150 176 200 224 249 298 348 397 446 495 545 596 644 693 742 791 841 890 939 988 119 150 180 213 240 270 296 358 418 476 536 596 655 714 774 831 881 950 1008 1070 1126 1186 175 211 250 280 315 348 418 487 556 627 695 714 834 903 970 1040 1108 1177 1246 1315 1383 363 399 479 567 636 716 795 874 960 1030 1110 1190 1267 1346 1424 1514 1582 408 450 540 630 720 806 895 984 1080 1160 1205 1338 1425 1517 1606 1693 1780 503 602 700 800 897 995 1093 1194 1290 1390 1490 1587 1687 1785 1884 1980 662 770 880 987 1095 1204 1314 1422 1531 1640 1745 1857 1965 2074 2185 840 960 1080 1200 1318 1435 1553 1671 1790 1908 2027 2145 2263 2380 914 1040 1170 1300 1429 1556 1684 1812 1940 2069 2197 2325 2453 2585 986 1124 1263 1400 1540 1677 1815 1953 2091 2229 2367 2505 2643 2785 1058 1206 1353 1501 1650 1798 1946 2094 2242 2390 2533 2685 2834 2985 2.椭圆封头（摘自JB/T 4737－95）（见附表2、附表3） 附表2以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸 公称 直径 DN mm 曲边 高度 h1 mm 直边 高度 h2 mm 内表 面积 A m2 容积 V m3 公称 直径 DN mm 曲边 高度 h1 mm 直边 高度 h2 mm 内表 面积 A m2 容积 V m3 300 75 25 0.1211 0.0053 550 137 25 0.3711 0.0277 350 88 25 0.1608 0.0080 40 0.3970 0.0313 400 100 25 0.2049 0.2049 50 0.4143 0.0337 40 0.2237 0.2237 600 150 25 0.4374 0.0353 450 112 25 0.2548 0.2548 40 0.4656 0.0396 40 0.2761 0.2761 50 0.4845 0.0424 附表2续表 公称 直径 DN mm 曲边 高度 h1 mm 直边 高度 h2 mm 内表 面积 A m2 容积 V m3 公称 直径 DN mm 曲边 高度 h1 mm 直边 高度 h2 mm 内表 面积 A m2 容积 V m3

筒体和封头标准及重量

1.筒体（摘自JB1153－73） 附表1 筒体的容积、面积和质量 公称直径DN mm 1米高 的容积 V m 3 1米高 的内表 面积 F B（m2） 1米高筒节钢板理论质量，kg 厚度δ，mm 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 0.071 0.126 0.196 0.283 0.385 0.503 0.636 0.785 1.131 1.539 2.017 2.545 3.142 3.801 4.524 5.309 6.159 7.030 8.050 9.075 10.180 11.340 12.566 0.94 1.26 1.57 1.88 2.20 2.51 2.83 3.14 3.77 4.40 5.03 5.66 6.28 6.81 7.55 8.17 8.80 9.43 10.05 10.08 11.32 11.83 12.57 22 30 37 45 30 40 50 60 69 79 89 37 50 62 75 87 99 112 124 149 173 198 44 60 75 90 105 119 134 149 178 208 238 267 296 322 356 59 79 100 121 140 159 179 199 238 278 317 356 397 436 475 514 554 593 632 672 711 751 790 99 125 150 176 200 224 249 298 348 397 446 495 545 596 644 693 742 791 841 890 939 988 119 150 180 213 240 270 296 358 418 476 536 596 655 714 774 831 881 950 1008 1070 1126 1186 175 211 250 280 315 348 418 487 556 627 695 714 834 903 970 1040 1108 1177 1246 1315 1383 363 399 479 567 636 716 795 874 960 1030 1110 1190 1267 1346 1424 1514 1582 408 450 540 630 720 806 895 984 1080 1160 1205 1338 1425 1517 1606 1693 1780 503 602 700 800 897 995 1093 1194 1290 1390 1490 1587 1687 1785 1884 1980 662 770 880 987 1095 1204 1314 1422 1531 1640 1745 1857 1965 2074 2185 840 960 1080 1200 1318 1435 1553 1671 1790 1908 2027 2145 2263 2380 914 1040 1170 1300 1429 1556 1684 1812 1940 2069 2197 2325 2453 2585 986 1124 1263 1400 1540 1677 1815 1953 2091 2229 2367 2505 2643 2785 1058 1206 1353 1501 1650 1798 1946 2094 2242 2390 2533 2685 2834 2985 2.椭圆封头（摘自JB/T 4737－95）（见附表2、附表3） 附表2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸 公称 直径 DN mm 曲边 高度 h1 mm 直边 高度 h2 mm 内表 面积 A m2 容积 V m3 公称 直径 DN mm 曲边 高度 h1 mm 直边 高度 h2 mm 内表 面积 A m2 容积 V m3 300 75 25 0.1211 0.0053 550 137 25 0.3711 0.0277 350 88 25 0.1608 0.0080 40 0.3970 0.0313 400 100 25 0.2049 0.2049 50 0.4143 0.0337 40 0.2237 0.2237 600 150 25 0.4374 0.0353 450 112 25 0.2548 0.2548 40 0.4656 0.0396 40 0.2761 0.2761 50 0.4845 0.0424

EHA封头下料直径尺寸及计算公式

壁厚（S）mm 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 DN 直边（h2）mm25 40 50 下料直径φφ410 φ435 毛重Kg 6 7 8 11 15 18 21 24 27 300 容积（V）0.0053 M3 7.8 5.8 质量Kg 3.8 4.8 下料直径φφ475 φ495 毛重Kg 7 9 11 14 19 23 27 31 35 350 容积（V）0.0080 M3 10.3 7.6 质量Kg 5 6.3 下料直径φφ535 φ560 毛重Kg 9 11 14 18 25 30 35 40 45 400 容积（V）0.0115 M3 质量Kg 6.4 8 9.7 13.1 16.5 20 23.6 下料直径φφ595 φ620 毛重Kg 11 14 17 22 30 36 42 48 54 450 容积（V）0.0159 M3 质量Kg 7.9 10 12 16.2 20.4 24.8 29.2 下料直径φφ655 φ680 毛重Kg 14 17 20 27 37 44 51 58 66 79 500 容积（V）0.0213 M3 质量Kg 9.6 12.1 14.6 19.6 24.7 30 35.3 40.7 46.2 51.8 下料直径φφ715 φ740 φ750 毛重Kg 16 20 24 32 43 51 60 70 79 550 容积（V）0.0227 M3 质量Kg 11.5 14.4 17.4 23.4 29.5 35.7 41.9 48.3 54.8 61.4

壁厚（S）mm 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 DN 直边（h2）mm25 40 50 下料直径φφ775 φ805 φ810 毛重Kg 19 24 28 38 51 61 71 83 93 110 121 132 600 容积（V）0.0353 M3 质量Kg 13.5 17 20.4 27.5 34.6 41.8 49.2 56.7 64.2 71.9 下料直径φφ835 φ870 φ890 毛重Kg 22 27 33 34 59 70 82 94 100 126 650 容积（V）0.0442 M3 质量Kg 15.7 19.7 23.8 31.9 40.2 48.5 57 65.6 74.4 83.2 下料直径φφ895 φ930 φ950 毛重Kg 25 32 38 51 69 82 95 109 122 144 158 172 186 700 容积（V）0.0545M3 质量Kg 18.1 22.7 27.3 36.6 40.6 55.7 65.4 75.3 85.2 95.3 下料直径φφ1020 φ1050 φ1070 毛重Kg 33 41 49 65 85 102 119 137 154 182 200 218 236 800 容积（V）0.0796M3 质量Kg 23.3 29.2 35.1 47.1 59.3 71.5 83.9 96.5 109.2 136.6 151.1 165.8 180.6 下料直径φφ1140 φ1165 φ1200 毛重Kg 41 51 61 82 106 127 148 169 191 228 250 272 295 317 900 容积（V）0.1113M3 质量Kg 29.2 3605 44 58.9 74.1 89.3 104.8 120.4 136.1 152 168.1 184.4 200.8 217.3 下料直径φφ1260 φ1295 φ1320 毛重Kg 50 62 75 100 130 157 183 211 237 276 303 330 357 384 411 1000 容积（V）0.1503M3 质量Kg 35.7 44.7 53.8 72.1 90.5 109.1 127.9 146.9 166 185.3 204.8 224.5 244.4 264.4

化机基础习题解答上网(内压薄壁圆筒与封头的强设计)

《化工设备机械基础》习题解答 第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计 二、填空题 A组： 1.有一容器,其最高气体工作压力为1.6Mpa,无液体静压作用,工作温度≤150℃且装有安全阀, 试确定该容器的设计压力p=(1.76 )Mpa;计算压力p c=( 1.76 )Mpa;水压试验压力p T=(2.2 )MPa. 2.有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为0.5MPa,工作温度<200℃,试确定: (1)釜体的计算压力(外压)p c=( -0.6 )MPa;釜体水压试验压力p T=( 0.75 )MPa. (2)夹套的计算压力(内压)p c=( 0.5 )MPa;夹套的水压试验压力p T=( 0.625 )MPa. 3.有一立式容器,下部装有10m深,密度为ρ=1200kg/m3的液体介质,上部气体压力最高达 0.5MPa,工作温度≤100℃,试确定该容器的设计压力p=( 0.5 )MPa;计算压力 p c=( 0.617 )MPa;水压试验压力p T=(0.625 )MPa. 4.标准碟形封头之球面部分内径R i=( 0.9 )D i;过渡圆弧部分之半径r=( 0.17 )D i. 5.承受均匀压力的圆平板,若周边固定,则最大应力是(径向)弯曲应力,且最大应力在圆平板 的(边缘)处;若周边简支,最大应力是( 径向)和( 切向)弯曲应力,且最大应力在圆平板的( 中心)处. 6.凹面受压的椭圆形封头,其有效厚度Se不论理论计算值怎样小,当K≤1时,其值应小于封头内 直径的( 0.15 )%;K>1时,Se应不小于封头内直径的( 0.3 )%. 7.对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,其最小壁厚S min=( 3 )mm;对于高合金钢 制容器,其最小壁厚S min=( 2 )mm. 8.对碳钢,16MnR,15MnNbR和正火的15MnVR钢板制容器,液压试验时,液体温度不得低于 ( 5 ) ℃,其他低合金钢制容器(不包括低温容器),液压试验时,液体温度不得低于( 15 ) ℃. 三、判断是非题(是者画√;非者画×) 1.厚度为60mm和6mm的16MnR热轧钢板,其屈服点是不同的,且60mm厚钢板的σs大于6mm 厚钢板的σs. ( ×) 2.依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σs(t)时,即宣告该 容器已经”失效”. ( √) 3.安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小. ( √) 4.当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着监测比率的增加而减小. ( ×) 5.由于材料的强度指标σb和σs(σ0.2)是通过对试件作单向拉伸试验而侧得,对于二向或三向应 力状态,在建立强度条件时,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力. ( √） 四、工程应用题 A组： 1、有一DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力p w=2MPa,容器上 装有安全阀,焊接接头系数φ=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力. 【解】（1）确定参数：p w=2MPa; p c=1.1p w =2.2MPa（装有安全阀）; D i= DN=2000mm( 钢板卷制); S n =22mm; S e = S n -C=20mm φ=0.85（题中给定）; C=2mm（题中给定）. （2）最大工作应力：

锥形封头设计与计算

锥形封头设计与计算 锥形封头广泛应用于许多化工设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等)的底盖，它的优点是便 于收集与卸除这些设备中的固体物料。此外，有一些塔设备上、下部分的直径不等，也常用锥形壳体将直 径不等的两段塔体连接起来，这时的圆锥形壳体称为变径段。 锥形封头的结构如下图所示。对应于无折边和折边封头，有下面两种不同的设计计算方法。 ㈠无折边锥形封头或锥形筒体 无折边锥形封头或锥形筒体适用于锥体半顶角α≤30°。 1. 锥体大端 锥体大端与圆筒连接时，应按以下步骤确定连接处锥壳大端的厚度： a. 以p/([σ]t?)与半顶角α的值，查确定锥壳大端连接处的加强图：当其交点位于曲线之上方时，不必局部加强；当其交点位于曲线下方时，则需要局部加强。 b. 无需加强时，锥体大端壁厚按式(4-36)计算。 （4-36） c. 需要增加厚度予以加强时，则应在锥壳与圆筒之间设置加强段，锥壳和圆筒加强段厚度须相同， 加强段计算壁厚按式（4-37）计算。 （4-37） 式中Q-应力增值系数，与p/([σ]t?)与α值有关，由锥壳大端连接处的Q值图查出，中间值用内插法。加强区长度，锥壳加强段的长度L1不应小于；圆筒加强段的长度L不应小于 。 2. 锥体小端 锥体小端与圆筒连接时，小端锥壁厚设计：以p/([σ]t?)与半顶角α的值，查确定锥壳小端连接处的加强图，当其交点位于曲线之上方时，不必局部加强。计算壁厚δ的计算同大端。当其交点位于图中曲线下方时，则需要局部加强。其计算壁厚的公式为 （4-38） 式中D is-锥体小端内直径，mm；Q-应力增值系数，由确定锥壳小端连接处的Q值图查出。在任何情

筒体和封头壁厚的计算

筒体和封头壁厚的计算 计算基准： 工作压力：6kgf/cm 2（表压） 设计压力：10 kgf/cm 2（绝压） 温度：常温 筒体直径：φ2000；φ3000；φ4000 1、筒体壁厚的计算： 根据公式 []p S t -Φ=σ2pD i 0 mm 式中：S 0——计算壁厚，mm P ——设计压力，kgf/cm 2 D i ——圆筒内径，mm [σ]t ——设计温度下圆筒材料的许用应力，kgf/cm 2 C ——壁厚的附加量 φ——焊缝系数，取0.85 选用材质为普通碳钢，《化工设备》（李健主编）第237页查得 100℃以下的许用应力为1270 kgf/cm 2，把上述相关数据代入公式，得 10 85.0127022000100-???=S =9.30mm 实际应用壁厚：S=S 0+C C= C 1+C 2+C 3 C 1——钢板厚度的负偏差，mm C 2——腐蚀裕度，mm C —加工减薄量，mm

1C 2=1mm, C 3= S 0×10%=0.93mm 故 C=0.8＋1＋0.93=2.73mm S=9.30＋2.73=12.03实际取12mm 2、标准椭圆封头壁厚的计算： 根据公式 []Kp K S t -Φ=σ2pD i 0 mm 式中：S 0——计算壁厚，mm P ——设计压力，kgf/cm 2 D i ——圆筒内径，mm [σ]t ——设计温度下圆筒材料的许用应力，kgf/cm 2 C ——壁厚的附加量 φ——焊缝系数，取0.85 K ——系数，标准椭圆封头D i /2h i =2，查得K=1 选用材质为普通碳钢，《化工设备》（李健主编）第237页查得 100℃以下的许用应力为1270 kgf/cm 2，把上述相关数据代入公式， 得 10 185.01270220001010?-????=S = 9.30 mm 实际应用壁厚：S=S 0+C C= C 1+C 2+C 3 C 1——钢板厚度的负偏差，mm C 2——腐蚀裕度，mm C ——加工减薄量，mm

GB150-1998标准有关厚度的定义(精)

GB150-1998标准有关厚度的定义 (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C1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) 封头设计计算案例 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。

大型筒体和封头的热处理

大型筒体和封头的热处理 厚壁容器材料的各种性能主要靠钢中加入C 和合金元素来保证，一旦成分确定之后,热处理则起决定性作用，特别是对厚截面制件的韧性而言,没有一个合理的热处理制度就难以达到要求的指标。实践说明,锻件的预备热处理和其后的性能热处理都是达到预期目标的必要手段。 一、预备热处理 预备热处理通常是在锻后热处理中完成。由于冶炼技术的进步，钢中氢含量和杂质元素已得到了有效控制，所以锻后热处理的主要目的是调整和细化晶粒，为性能热处理做组织准备以及接受粗加工后的超声波探伤。通过对A533B 钢研究后指出，铁素体、贝氏体及马氏体型显微组织的微观解理断裂应力）两者主要由碳化物尺寸和分布来控制，特别是在组织中出现最粗的碳化物时，显得最有害于韧性。因此，预备热处理还有改善碳化物尺寸和分布的任务。 防止大型锻件中的晶粒粗大和不均匀，除了要在冶炼、铸锭和锻造中采取必要措施外，在热处理中应得到尽量的补偿。一般是采用多次正火的方法细化晶粒，第一次的奥氏体化温度要高些,有利于合金元素的扩散，,消除微区偏析，并割断原始粗晶与再奥氏体化后晶粒之间的联系，但这时得到的晶粒要粗些。第二次奥氏体化时则选择晶粒不致发生显著长大的温度。 对25CrNi3MoVA 钢大锻件研究后提出了细化高淬透性钢大锻件奥氏体晶粒的基本原则，首先要在两个临界温度区向内实现快速加热,其次是采用多次中间热处理，包括加热到Ac3+10℃，使阿尔法—7转变完全地进行和形成奥氏体合金化程度最低,以及从Ac3+10℃缓慢冷却，使过热组织于奥氏体在珠光体区内完全分解时(在冷却过程中可采用在珠光体区奥氏体稳定性最小的温度等温保持)被破坏掉。最后在压低温度下进行淬火,保证锻件完全淬透而得到贝氏体组织。 研究了用中间高温回火对不同形态贝氏体组织的26CrNi3MoVA 钢类粗晶转子二次加热时晶粒细化的影响后指出，将预先650℃回火的粗晶粒钢以50℃/h 的速度加热到860℃时，无论是由于加热到奥氏体化温度时的再结晶过程，还是由于随后等温转变和二次结晶时形成铁素体-渗碳体组织，都可以达到晶粒细化。在预先回火的钢中，当奥氏体扩散分解时，无论沿着原始晶粒的晶界，还是在晶粒内，都形成铁素体相，而未回火钢的分解只有沿着奥氏体晶界才形成铁素体相。试验结果表明，以50℃/h 的速度加热，借助于中间高温回火或与等温扩散退火相结合的回火，可以使转子钢大

《化工设备机械基础》习题解答10146

盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 第一章化工设备材料及其选择 二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量 Ａ组 钢号种类含碳量% 合金元素含量（%） 符号意义 Q235-A·F 普通碳素甲类钢—— F：沸腾钢Q:钢材屈服点 Q235-A 普通碳素甲类钢——A:甲类钢20g 优质碳素结构钢0.2% —g:锅炉钢16Mn R 普通低合金钢0.16% <1.5% R:容器钢20MnMo 普通低合金钢0.2% MnMo<1.5% —16MnDR 普通低合金钢0.16% Mn:<1.5% D:低温钢14Cr1Mo 普通低合金钢0.14% Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5% — 0Cr13 铬不锈钢<0.08% Cr:13% —1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢0.1% Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5% —00Cr19Ni10 奥氏体不锈钢<0.03% Cr:19%;Ni:10% — B组： 钢号种类含碳量% 合金元素含量（%）符号意义 Q235-B 普通碳素乙类钢—— F：沸腾钢Q:钢材屈服点 Q235-AR 普通碳素甲类容器钢——R:容器钢16Mng 普通低合金钢0.16% Mn:<1.5% g:锅炉钢18Nbb 普通低合金钢0.18% Nb:<1.5% b:半镇静钢18MnMoNbR 普通低合金钢0.18% Mn.Mo.Nb:<1.5% — 09MnNiDR 普通低合金钢0.09% Mn.Ni:<1.5% R:容器钢06MnNb 普通低合金钢0.06% Mn.Nb:

管道压力试验封头型式及厚度的确定

长输管道压力试验封头型式及厚度的确定 郭明万 摘要：根据长输管道的材质和压力等级，匹配常用的压力容器用钢板作为管道压力试验封头用材料，按压力容器的方法确定封头的结构型式和厚度。 关键词：压力试验；封头；厚度 符号说明 δ——计算厚度，mm； P ——计算压力，MPa；等于设计压力与压力试验管段液位高差静压力之和； c ——封头内直径，mm； D i [σ]t——设计温度下材料的许用应力，MPa； φ——焊接接头系数，采用整板料取1； α——圆锥半顶角，（°）； 压力试验是管道施工涉及人身和财产安全的关键工序，在管道设计规范、施工规范中均未对管道压力试验的封头型式、材质与厚度作出相应的规定，施工单位一般根据经验和材料的实际情况确定，存在着较大的安全风险。但压力管道（最大直径φ1219mm，最高设计压力10MPa）与压力容器（最大直径超过φ5000mm，最高设计压力大于100MPa）同属承压类特种设备，把管道等同于筒体很长的压力容器，管道压力试验与压力容器的压力试验就是完全相同的，因此，用压力容器的方法确定长输管道试压封头是满足管道要求的。管道压力试验的封头型式、材质与厚度可以根据压力容器的基本要求和计算方法确定。

1 封头型式的确定 压力容器用封头根据几何形状的不同，一般分为球形封头、椭圆封头、碟形封头、锥形封头、平盖等。以峰值应力和截面突变情况为依据，优先选用球形封头，其它封头依次次之，平盖的受力状况最差，截面突变最大。 1.1球形封头 球形封头截面形状为半球形，球形封头没有相应的专业制造标准，到目前为止，一般按照GB150进行设计计算，参照JB/T4746制造，根据需要，封头直边可有可无，供需双方协商确定。由于截面突变最小，其受力状况最好，在同等条件下所需的金属厚度最小，其厚度计算公式为： δ= P c D i 4[σ]tφ-P c 但由于封头深度较大，加工难度相对较大，且考虑到与管道（筒体）等厚度焊接的因素，从经济适用出发，球形封头一般用于压力较高的场合才能体现其受力状况佳、用料厚度较小的优势。建议设计压力≥8.0MPa的管道采用球形封头作为试压封头。 1.2椭圆封头（本文指标准椭圆封头） 椭圆封头截面形状为半椭圆形，按GB150进行设计计算，按JB/T4746制造加工。其截面突变和受力状况仅次于球形封头，加工深度较小，使用最普遍，标准椭圆封头厚度计算公式为： δ= P c D i 2[σ]tφ-0.5P c 建议设计压力＜8.0MPa的管道采用标准椭圆封头作为试压封头。 1.3碟形封头 使用较少，不采用。

封头下料计算公式

封头展开计算公式 标准椭圆封头EHA DN*1.21+2倍直边+厚度+加工余量（1.211*(公称直径+壁厚)+2*直边高度） 碟形封头代号DH 标准JB/T4729-94参数：R＝0.904Dg r＝0.173Dg H＝0.225Dg 下料尺寸：＝1.167Dg+2h 浅碟形封头下料公式：Dp＝1.12（Dg+S）+2h+20 h＝0.19Dg（曲面高度） 球形封头展开尺寸：1.42Di（内直径）+2δn（名义厚度）+80 1) 椭圆封头下料公式： （冲压）D展=1.19（Di+2S）+2h +20 或D展=1.2Di+2h +20 （旋压）D展=1.15（Di+2S）+2h +20 R= 0.833 Di Di: 内径H: 拱高 r = 0.256 Di S : 壁厚 h = 0.25 Di h :直边高 2) 浅碟封头下料公式： Di1500-3300 D展= 1.12Di+2h +S Di3400-6500 D展= 1.15Di+2h +S R = Di r = 0.1Di H = 0.193Di 3) 平顶封头下料公式： D展= (Di –2R) +π(R + 1/2S) + 2h + 20 锥形封头 （不计直边部分）看成是一个等腰梯形，延伸两个斜边得一个等腰三角形，运用勾股定理可以计算出斜边长度，既为展开料的半径R，再加上直边高度H，封头展开园料半径最终为（R+H）。然后计算出封头中径（公称直径加壁厚）的周长C。再计算出展开园料的周长C1=2πR。最后用C/C1得出一个小于1的数值，用这个数值乘以360°，即为（扇形）封头展开料的夹角。以上的方法没有计算收口使用的边料重合部分的面积。这点一定要计算上去，可以按封头扇形的面积计算，上面的方法是可行的。不过实际上只需要用锥体放样就好了。

权威封头展开计算公式

权威封头展开计算公式 标准椭圆封头EHA DN*1.21+2倍直边+厚度+加工余量（1.211*(公称直径+壁厚)+2*直边高度） 碟形封头代号DH 标准JB/T4729-94参数：R＝0.904Dg r＝0.173Dg H＝0.225Dg 下料尺寸：＝1.167Dg+2h 浅碟形封头下料公式：Dp＝1.12（Dg+S）+2h+20 h＝0.19Dg（曲面高度） 球形封头展开尺寸：1.42Di（内直径）+2δn（名义厚度）+80 1) 椭圆封头下料公式： （冲压）D展=1.19（Di+2S）+2h +20 或D展=1.2Di+2h +20 （旋压）D展=1.15（Di+2S）+2h +20 R= 0.833 Di Di: 内径H: 拱高 r = 0.256 Di S : 壁厚 h = 0.25 Di h :直边高 2) 浅碟封头下料公式： Di1500-3300 D展= 1.12Di+2h +S Di3400-6500 D展= 1.15Di+2h +S R = Di r = 0.1Di H = 0.193Di 3) 平顶封头下料公式： D展= (Di –2R) +π(R + 1/2S) + 2h + 20

锥形封头 （不计直边部分）看成是一个等腰梯形，延伸两个斜边得一个等腰三角形，运用勾股定理可以计算出斜边长度，既为展开料的半径R，再加上直边高度H，封头展开园料半径最终为（R+H）。然后计算出封头中径（公称直径加壁厚）的周长C。再计算出展开园料的周长C1=2πR。最后用C/C1得出一个小于1的数值，用这个数值乘以360°，即为（扇形）封头展开料的夹角。以上的方法没有计算收口使用的边料重合部分的面积。这点一定要计算上去，可以按封头扇形的面积计算，上面的方法是可行的。不过实际上只需要用锥体放样就好了。

锥形封头计算

立式搅拌容器校核计算单位 筒体设计条件内筒设计压力p MPa0.82设计温度 t? C235内径D i mm1300名义厚度δn mm 16材料名称16Mn 许用应力[σ]178 [σ]t MPa140.9 压力试验温度下的屈服点σt s 305 钢材厚度负偏差C1mm 0 腐蚀裕量C2mm 3 厚度附加量C＝C1＋C2mm 3 焊接接头系数φ1 压力试验类型液压 试验压力p T MPa 1.13 筒体长度 Lw mm191 内筒外压计算长度 L mm 封头设计条件筒体上封头筒体下封头夹套封头封头形式大端有折边锥形 名义厚度δn mm 16 材料名称Q345R 设计温度下的许用应力[σ]t MPa 171.8 钢材厚度负偏差C1mm 0.3 腐蚀裕量C2mm 3 厚度附加量C＝C1＋C2mm 3.3 焊接接头系数φ0.85 主要计算结果 内圆筒体内筒上封头内筒下封头校核结果校核合格校核合格 质量m kg 99.18 250.82 搅拌轴计算轴径mm 备注

内筒体内压计算 计算单位 计算所依据的标准 GB 150.3-2011 计算条件 筒体简图 计算压力 P c 0.82 MPa 设计温度 t 235.00 ? C 内径 D i 1300.00 mm 材料 16Mn ( 锻材 ) 试验温度许用应力 [σ] 178.00 MPa 设计温度许用应力 [σ]t 140.90 MPa 试验温度下屈服点 σs 305.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.00 mm 腐蚀裕量 C 2 3.00 mm 焊接接头系数 φ 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 δ = P D P c i t c 2[]σφ- = 3.79 mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 13.00 mm 名义厚度 δn = 16.00 mm 重量 99.18 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 P T = 1.25P [][] σσt = 1.1300 (或由用户输入) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 274.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 57.06 MPa 校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [P w ]= 2δσφ δe t i e []()D += 2.79010 MPa 设计温度下计算应力 σt = P D c i e e () +δδ2= 41.41 MPa [σ]t φ 140.90 MPa 校核条件 [σ]t φ ≥σt 结论 合格

椭圆形封头标准

椭圆标准封头(JB1154-73) 标记示例：椭圆形封头Dg400×4 JB1154-73 公称直径 Dg mm 曲面高度 h1 mm 直边高度 h2 mm 壁厚S mm 内表面积F （㎡） 容积V m3 质量G Kg 碳钢高合金 300 75 25 3 0.121 0.0053 2.9 4 4 3.88 5 4.91 6 6 5.89 7 6.92 8 8 7.97 9 8.97 (350) 88 25 3 0.16 0.0080 2 3.82 4 4 5.12 5 6.44 6 6 7.73 7 9.12 8 10.4 9 11.8 400 100 25 3 3 0.204 0.0115 4.90 4 4 6.53 5 8.16 6 9.90 公称直径 Dg mm 曲面高度 h1 mm 直边高度 h2 mm 壁厚S mm 内表面积F （㎡） 容积V m3 质量G Kg 400 100 25 7 0.204 0.0115 11.0 8 8 13.3 9 15.5 40 10 10 0.223 0.0134 18.3 12 12 22.1 14 14 26.0 16 16 30.0 (450) 112 25 3 0.254 0.158 6.07 4 4 8.20 5 10.3 6 6 12.3 7 14.7 8 16.6 9 18.6 40 10 0.275 0.0183 22.7

16 36.9 18 42.0 500 125 25 3 0.309 0.0213 7.30 4 4 10.0 5 12.5 6 6 15.1 7 17.6 8 8 20.1 40 9 22.6 10 10 0.333 0.0242 27.1 12 12 32.7 14 14 38.5 16 16 45.2 18 18 50.5 50 20 20 0.349 0.0262 59.0 600 150 25 3 0.436 0.0352 10.4 4 4 13.8 5 17.6 6 6 21.2 7 24.7 公称直径 Dg mm 曲面高度 h1 mm 直边高度 h2 mm 壁厚S mm 内表面积F （㎡） 容积V m3 质量G Kg 600 150 25 8 8 0.436 0.0352 28.3 9 31.8 40 10 0.464 0.0396 37.7 10 12 46.0 12 14 53.9 14 16 61.5 16 18 70.0 50 20 20 0.483 0.0425 80.5 22 22 83.6 24 24 97.6 (650) 162 25 3 0.507 0.0442 12.0 4 4 16.3 5 20.3 6 6 24.5 7 28.5 8 8 32.7 9 36.7 40 10 0.538 0.0493 44.0 12 53.0