封头标准中球冠形封头结构尺寸的探析

付红栓 李赵

摘要:参与到工作过程当中去的球冠形封头，无论是对具体的使用功能还是受力等方面进行认真的分析，都需要将所连接的容器圆筒或者是法兰加入到考虑范围当中去，经过认真的研究之后发现，容器和封头标准当中相关规定还需要展开深入分析，制造工艺也需要对标准和施工图进行全面的理解，这样做的目的是为了确保球冠形封头无论是其制作还是组装都满足工程当中所提出来的要求。因此，本篇文章主要对封头标准当中球冠形封头结构尺寸进行认真的分析，希望能够为相关工作人员起到一些参考与帮助。
关键词:封头标准；球冠型封头；结构尺寸；
当技术工作人员参与到工作过程当中去之后，尤其是在对浮头式热交换器的制造工艺图进行认真了解和分析的过程当中，发现有的浮头盖施工图当中，已经明确的标出球冠形封头和浮头法兰焊接接口的坡口角度，但是在有的施工图当中却没有标出相关的信息，只是标出了全焊透，这样的情况给予制造工作人员的具体工作带来的许多的影响，让其产生迷茫。基于此，本文下面主要对封头标准当中的球冠形封头的结构尺寸展开深入的探讨。
1、球冠形封头和尺寸参数分析
经过认真的了解和分析之后发现，球冠形封头只是部分的球壳，为了能够有效减少碟形封头的曲面深度，还需把碟形封头当中的过渡圆弧和直边进行去除。球冠形封头在设备当中会与圆筒进行连接，这样不仅可以作为容器中间等头，而且还能够作为端封头来使用。在浮头式热交换器当中主要作为浮头盖封头。主要因为球冠形封头外部与圆筒或者是浮头法兰内部直径表面进行焊接，所以球冠形封头的实际尺寸参数与所连接的圆筒或者是浮头法兰的内径尺寸之间有着紧密的联系和关系，因此，封头标准当中的球冠形封头的形状和主要的形式、参数尺寸极有可能会出现误差。因为球冠形封头与圆筒连接处没有转角过渡，换句话来说，就是球冠和圆筒是非公切线连接，因此，在连接处封头与圆头都存在着非常大的具有不连续特点的边缘应力，这时候便提出更高的要求，即：球冠形封头与圆筒的焊接接头需要为全焊透结构，同时，这样的情况也说明球冠形封头球必须与所连接的源头真正的成为一体，不会出现分离问题，而且其尺寸参数更应该与连接圆筒或者是浮头法兰工程要求相符合、相一致。
2、浮头盖球冠形封头
据了解，在浮头式热交换器当中，浮头盖与沟圈将自己的作用全部发挥出来，以共同的方式，夹持热浮动管板和浮头垫片，再通过使用双头螺柱紧固件，紧固密封管束浮动端，当此项工作在展开的过程当中，需要抽出管束展开清洗，这时可以先将钩圈和浮头盖进行拆除，最终可以得到浮头法兰的内部直径。
通过对图1当中的内容进行仔细的分析，发现提出的要求是全焊透，并没有标注焊接接头的焊缝坡度角度，制造工艺可以按照焊接工艺评定或者是丰富的经验来进行相关的确定， 满足全焊透过程当中所提出的要求，而且坡口角度要尽量小一些，但是坡口角度与封头的半角之间并没有一定的关系，只是在实际制造工作展开的过程当中，需使用焊接工艺确定坡口尺寸，之后明确相关工序的工艺编制，明确封头的外直径以及相关的参数计算，为后期展开下料或者是加工成型等各项工作打下基础。但是相关工作人还需要注意的是，基于焊接接头全焊透，所以还需要对坡口角度进行认真的选择，保证坡口角度具有合理性。如果坡口的角度过大的话，会导致焊接量不断的增加，最终增加焊接缺陷发生的可能和概率，同时也会导致变形问题的出现；但是如果坡口角度非常小的话，也会增加结晶裂纹出现的概率，主要就是由于在焊接工作展开的过程当中，S、P杂质在结晶的过程当中慢慢的形成了低熔点的共晶，熔点较低的共晶被不断的排挤，最终形成液态薄膜，在焊缝凝固的过程当中，液态薄膜在拉应力的影响之下，就会出现结晶裂纹问题^[1]。图1是浮头盖及焊接接头。

图1 浮头盖及焊接接头

通过对图2当中的内容进行分析，会发现右边窄而深坡口的接头当中，结晶裂缝产生的几率会更大一些，由此可以看出，具有合理性的坡口角度与制造成本、焊接水平之间都有着紧密的联系和关系，更是会对焊接接头成型的具体质量产生直接的影响^[2]。图2是焊接坡口形式对结晶裂纹的影响。

图2 焊接坡口形式对结晶裂纹的影响

3、球冠形封头的优化设计分析

球冠形封头与圆筒连接的部位属于结构突然变化，出现了非常强烈的不连续应力问题， 之后对球冠形封头以及筒体产生了不同程度的影响，但是此应力具有局部性特点，会伴随着时间的不断推移，出现衰减情况，根据相关规定要求：在任何情况之下，与球冠形封头球冠的圆筒头厚度需不＜封头的实际厚度，否则的话，需要在封头和圆筒接之间，设置出过渡段来展开连接。综上所述，应用球冠形封头，将封头的主要结构尺寸进行合理的改变，帮助球冠形封头的实际厚度＜或者是＝圆筒厚度是最佳的

^[3]。
结束语:
总之，通过站在球冠形封头工程应用以及球冠形封头的应力分析角度进行研究，需要将球冠形封头与所连接的圆筒和浮头法兰全部加入到考虑的范围之中，尤其是在确定球冠形封头的结构尺寸、焊接接头的焊接形式等各个方面，更需进行慎重的分析与考虑，因此，还需让容器制造和相关标准等各方加大关注的力度。球冠形封头与圆筒或者是浮头法兰的焊接接头全部为全焊透形式，无论是施工图当中是否已经真正的标出焊接接头的焊缝形式以及坡口的尺寸，在容器实际制造的过程当中，都需要按照焊接工艺评定或者是丰富的经验来对其进行相关的确定，不可出现敷衍、马虎的工作态度与心理，每一个工作人员都需要本着认真、负责的态度，不断进行经验的总结以及认真的学习，大幅度的提高自己的工作能力。

参考文献：

[1]李崇勇,陈罡,张光. 封头标准中球冠形封头结构尺寸的探讨[J]. 石油化工设计,2018,35(01):24-26+6.

[2]杜招鑫,李海静,富阳,高炳军. 蒸压釜齿啮式快开结构稳态温度场及应力场分析[J]. 机械强度,2017,39(05):1181-1186.

[3]富阳,黄晖,刘同文,袁杰,郭晋业. 大型压力容器蒸压釜釜齿裂纹失效分析[J]. 中国特种设备安全,2015,31(S1):121-124.