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设备技术
石油化工设计
Petrochemical Design
2018,35(1)24~26
封头标准中球冠形封头结构尺寸的探讨
李崇勇,陈罡,张光
中国石油辽F阳石油化纤公司,辽宁辽阳111003)
摘要:工程上作为容器的中间封头或端封头的球冠形封头,不论是从功能使用上看还是从受力分析
角度,都应与所连接的容器筒或法兰一并考虑。以浮头式热交換器的浮头盖封头为例,对球冠形封头
的结构尺寸及与容器圆筒焊接接头的坡口尺寸等相关问题进行了讨论,结果发现容器及封头标准中相关
规定尚存在值得商榷的问题,制造工艺也应正确理解标准与施工图,以保证球冠形封头的制造与组装满
足工程要求。建议相关标准进行完善,以指导工程的正确应用,保证容器的本质安全
关键词:浮头盖球冠形封头图样标准
doi:10.3969/j.issn.1005-8168.2018.01.006
在申阋浮头式热交换器的制造工艺图时,技边)及直边去掉,即当碟形封头的转角内半径r=0
术人员发现,有的浮头盖施工图标注出了球冠形时所成的形状(无折边球形封头)。球冠形封头在
封头与浮头法兰焊接接头的坡口角度(封头外缘过程设备中通常与圆筒相连接,既可作为容器的
端部角度见图1);有的施工图则没有标注出焊接中间封头,又可作为容器的端封头,而在浮头式热
接头的坡口角度,只标注出“全焊透”(见图2)。交换器中则作为浮头盖封头。
对此,制造工艺人员感到困惑,甚至按CB/T
25198-2010《压力容器封头标准》"(下称封头标
准)求取球冠形封头外缘端的角度,但封头标准却
没有对此进行解读的标注。
仝焊透
图2浮头盖及焊接接头
由于球冠形封头外缘端部与圆筒或浮头法兰
内径表面焊接,所以,球冠形封头的尺寸参数取决
于所连接的圆筒或浮头法兰的内径尺寸。可见
图1浮头盖及焊接接头
收稿日期:2016-08-17。
作者简介:?崇勇,男,2004年毕业于鞍山科技大学机
1球冠形封头及其尺寸参数
械设计及其自动化专业,工学学士,工程师,主要从事
球冠形封头是部分球売(球冠):为减少碟形
压力容器建造工作。联系电话:0419-5357315:F
封头的曲衝将碟形封头中的过渡圆弧(折
mail:zhangguang-ly@petrochina.com.cn
2018年第1期(第35卷)
李崇勇等.封头标准中球冠形封头结构尺寸的探讨
?25
封头标准中的球冠形封头断面形状(见图3)与型
封头标准附录C仅给出了当球面内半径R
式参数八す有误。应以GB150.3(CB150-20111.0の时,在规定的公称直径(DN=D1)和名义厚
《压力容器》)中图5-32(见图4)为准,但图4度下的球冠形封头深度、内表面积、容积及质量
中的尺寸D.应改为D,=D,-2b更为合理,因为并没有显示封头外缘端的角度(中心半角,以计算
封头外直径D。为满足组装和全焊透接头要求,较封头深度)。
所连接的圆筒内径D小26(焊接间隙);并去掉图
浮头盖中的球冠形封头球面内半径R:由CB/
3中的尺寸D和深度H;而球面内半径R=1.0DT151-表7ー4別给出,现摘录其中部分数据列于
中的D实为与其相连接的圆筒内径,所以表1中表1。从表1看出:浮头盖球冠形封头的球面内半
的DN=D.应改为D、。
径R1虽然随着壳体公称直径DN递增而增大,但
是R值来源于热交换器结构设计的工程经验。
由于封头外直径D。由浮头法兰内径决定,所以,
R
不能利用封头标准附录G求得浮头盖球冠形封头
的内表面积、容积及质量等参数。可见,球冠形封
D
头标准尚应根据所焊接的圆筒尺寸进行完善
图3球冠形封头及尺寸
适应工程应用。
鉴于球冠形封头与圆筒连接处没有转角过渡
即球冠与圆简为非公切线连接,所以在连接处
封头与圆筒都存在相当大的不连续边缘应力,这
R
就要求球冠形封头与圆筒的焊接接头为全焊透结
构。同时也说明,球冠形封头应与所连接的圆筒
成为一体,其尺寸参数应符合所连接圆筒或浮头
图4球冠形封头及尺寸
法兰的工程要求
表1浮头盖球冠形封头内半径参数
mm
项目
参
400
600
800
1O00
1100
l300
300
300
400
500
600
600
800
900
1000
1000
甚至坡口形式。由此即可进行球冠形封头相关参
浮头盖球冠形封头
数的工艺计算、下料、制造加工
在浮头式热交换器中,浮头盖与钩圈共同夹
对于图2只要求全焊透,而没有标注焊接接
持浮动管板及浮头垫片,通过双头螺柱紧固件紧头的焊缝坡口角度,制造工艺可根据焊接工艺评
固密封管朿浮动端,当检修需要抽出管朿清洗时,定或经验进行确定,在满足全焊透要求同时坡口
可先拆卸钩圈与浮头盖,这种典型的钩圈式浮头角度应尽量小,而这个坡口角度与封头的半角没
结构如GB/T151--2014《热交换器》中图6-38所有必然联系。只是制造过程需要焊接工艺确定坡
示,由此得到浮头法兰内径。
口尺寸后,应告知后道工序的工艺编制,确定封头
由图1可以确定浮头盖球冠形封头的人寸:的外直径及相关参数的计算,以便进行下料及加
封头外直径D。=D2-2b(b为焊接间隙尺す,一般工成形。
取2mm),封头球面内半径R及厚度图样中己标
值得注意的是,在满足焊接接头全焊透的前
注,而封头外缘端部角度可按焊接接头给出的坡提下,应合理选择坡口角度。因为,坡口角度过大
口角度,当然焊接工艺应对焊接坡口尺寸(包括坡将会增加焊接量,由于熔敷金属量大不仅增加焊
口角度及焊接间隙)进行评定并确认能否满足全接缺陷的产生机率,同时也加大了焊接应力与変
焊透要求万を焊接工艺也可以改变坡口尺寸形。而坡口角度过小即窄而深的焊接坡口则会増