DHA2400X20-0Cr18Ni9 JB/T4746

　　 示例2DN325mm, δn12mm,材料 16MnR，以外径为基准的椭圆形封头的标记是：EHB325X12-16MnR JB/T4746

7.1.2 封头型式及优缺点比较

　GB150规定的封头包括：凸形封头、锥壳（锥形封头、锥形壳体）、变径段、平盖及紧缩口等。

　凸形封头中包括：椭圆形封头（标准型和非标准形）、碟形封头、球冠形封头（无折边球面封头）和半球封头。

　各种封头的优缺点比较如下：

　1）从受力情况看，依次为：半球形、椭圆形、碟形、锥形，平盖最差；

　2）从制造上，平盖最容易制造，其次为锥形、碟形、椭圆形、半球形；

　锥形封头虽然受力效果不佳，但有利于流体的排料。

7．2 椭圆形封头

7.2.1受内压的椭圆封头的计算

　　　椭圆封头在内压作用下，其膜应力与圆筒相比，有明显的特点，在内压力作用下的圆筒体，无论轴向应力，还是环向应力，均为拉应力，内压筒体各部分总是膨胀，直径总是增大。而椭圆封头在内压力作用下，其短轴（沿轴线）方向发生伸长，而在长轴（沿直径）方向则趋向缩短，封头的截面形状向圆形转变，发生“趋圆现象”。

　　　在内压作用下。在封头的过度段产生的环向应力为压缩应力，并随着长半轴/短半轴比值的增大而加剧，会导致封头环（周）向失稳，故椭圆封头设计中，除非已考虑内压的失稳问题，均应有最小有效厚度的规定。

　　　在GB150的封头设计中规定：K≤1的椭圆封头的有效厚度,应不小于封头内径的0.15%；K＞1的椭圆封头的有效厚度，应不小于封头内径的0.30%

　　　其中K为椭圆封头的的形状系数，

其值列于表7-1。

　　　　　　　　　　 表7-1  系数K值

椭圆形封头计算厚度按下式：

　　上式中：对标准椭圆封头（Di/2hi=2,0）,K=1

7.2.2 受内压椭圆封头的应力分布情况

　　设椭圆封头的长半轴为a，即2a=D，短半轴为b，即曲面高hi=b，令k=a/b

如标准椭圆封头k = a/b = 2，P为内压力，δ 为计算厚度。

椭圆封头的经向应力公式：

经推导，经向应力σ1的公式是：

…………①

式中：x是长轴上的点的坐标，由中点为0，至x=a，其应力变化情况是：

当x=0时，

 如k=2，则（在椭圆中心）

当 x=a 时，

（在与圆筒交接处）

　经向应力在封头受内压时均产生拉应力，并且由封头的边缘至中心，应力增大一倍。

　　内压下椭圆封头的周向（环向应力）σ2 ：经推导，计算环向应力σ2的公式是：

        - - - - - -②

x=0（在椭圆中心） 

　　当 k=2 （即标准椭圆封头），

x=a （在与圆筒交接处），k=2 时，

此压缩应力会影响封头的局部稳定。

在 x=0～x=a的过程中，会出现σ2=0 的情况，经推导得；

　　　　　 处，即x=0.816a 处，σ2=0

   椭圆封头内压下的环向应力，从中心到边缘，逐步由正到零，随后达到负和最大值。

7.2.3 受外压（凸面受压）的椭圆封头

　　凸面受压的标准椭圆封头的厚度计算，采用球体受外压的计算方法，如果封头的外直径是Do，则采用的当量球体的外半径Ro，Ro=0.90Do进行计算；其它椭圆封头，Ro=K1Do，K1与Do/2ho有关（ho=hi+δn，hi是封头曲面深度），其关系见下表：

   Do/2ho

　　注：中间值用内插法求得。

求到当量球外半径Ro后，按受外压球壳计算步骤计算。

7．3 碟形封头

7.3.1受内压的碟形封头与椭圆封头一样存在边缘稳定问题，故应考虑最小有效厚度。最小有效厚度与碟形封头形状系数M有关，当M≤1.34时，封头有效厚度δe≥0.15%Di；M＞1.3时，δe≥0.3%Di。

  受内压碟形封头的计算壁厚δ按下式计算：

 --------------------------------③

式中：Ri为碟形封头的球面部分的内半径；

　　　，

　　　r为碟形封头过渡段转角内半径。

　　　M值与Ri/r的关系见下表：

如令 则

因为    故

　　在封头标准JB/T4746中，M=KC 

　　　　　DHA型  Ri=1.0Di r=0.15Di Kc=1.395

          DHB型 Ri=1.0Di  r=0.1Di  Kc=1.54

　　可见碟形封头的计算厚度为标准椭圆形封头计算厚度的1.395～1.54倍。

7.3.2 受外压碟形封头的计算 

   令Ro为碟形封头的球面部分的外半径，Ro=Ri+δn，并按第6章外压球体进行计算。

7．4 球冠形封头

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