封头是锅炉压力容器必不可缺少的构件。由于椭圆形封头的应力分布比碟形和平盖封头好,而其深度较浅,整体冲压较球形封头容易,因此是锅炉压力容器常用的一种封头。在同样操作条件下,封头形状的不同,其应力分布及水平是不同的。封头形状超差,会引起应力增量,从而可能造成其应力超过许用应力值,导致封头失效。
按照ASME 规范的要求,封头的形状偏差在zui大偏差1.25%Di( 向外凸,,曲率半径偏小)和zui小偏差0.625%Di(向内凹,曲率半径偏大)之间,且无突然变化,椭圆形封头形状是符合规范的。
椭圆封头是在内压作用下趋圆外压作用下趋扁与和其连接的筒体恰好相反。也就是说在连接部位产生相反的径向位移,互相加强抵消了大部分径向位移使封头周向压缩(拉)应力筒体周向拉(压缩)应力减少椭圆封头和筒体连接时是没有凸变,复合板椭圆封头,它有弯曲半径是连续的,不产生应力,所以可以用在较高压力的容器当中,而碟形封头连接处是不连续的,产力应力,一般应用在低压容器当中;在制造上,特别是对冲压成形的、蝶形封头好加工的多,实践出真知。
椭圆形封头直边段的设置一方面是防止边界效应形成的大弯曲应力与封头和筒体对接环焊缝的焊接应力叠加,另一方面封头的直边段设置便于封头的加工、与筒体的组对,以及焊缝的无损检测。受力角度考虑 标准椭圆封头与筒体连接后,大地缓解了其环向压缩薄膜应力,一方面提高了封头的周向稳定性,同时也大地减小了封头的薄膜应力强度值,提高了封头强度。封头与筒体的连接,使它们都产生了弯曲应力,特别是经向弯曲应力,特别是经向弯曲应力,以致形成封头的大应力。直边段的设置,避免了封头弯曲应力与筒体对接环焊缝的应力叠加。制造角度考虑 椭圆形封头直边段的设置,有利于因冲压边缘折皱严重而难于修复时切割部分或全部直边。同时避免封头和圆筒的连接焊缝处出现径向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状况。直边段的设置有利于封头与筒体组对时的装配,另外封头与筒体之间的焊缝两边直边段的存在有利于无损检测的进行。