合金钢椭圆封头是一种常见的封头形式。而合金钢椭圆封头在均匀内压的作用下,受力情况也更均匀,并在使用中具有较高的使用时候。同时合金钢椭圆封头的制作工艺要求较高,通用性也更强。
合金钢椭圆封头的安全性对换热器的正常使用至关重要。具有不同功能的换热器封头焊接在换热器的板束体上。当椭圆封头上的两个开孔之间的距离小于规定范围的话,就必须采取改善措施了,常用的是联合补强计算,如果这还达不到要求的话就只能用整体补强了。合金钢椭圆封头由开孔的半圆柱体、接管和端板组成。合金钢椭圆封头在运行过程中除了要承受工作介质产生的内压外,还会承受由于外接配管系自重、热膨胀变形、雨雪重量等引起的接管载荷。
合金钢椭圆封头是开孔半圆柱壳,其端板有多种形式,而且封头上的接管也有多种布置形式。合金钢椭圆封头除了存在开孔-接管处的结构不连续,还存在端板处、板束体连接处的结构不连续。
这些不连续结构以及作用在封头上的内压和接管载荷,使得封头结构应力分布非常复杂,在结构不连续处将产生明显的应力集中,再考虑制造缺陷和检验困难等因素,这些不连续处将是开孔壳-接管结构容易失效的位置3不同接管形式的封头与接管形成的相贯区形状各不相同,对合金钢椭圆封头极限强度的影响也不相同
椭圆封头的周向(环向)应力和经向(轴向)应力在壳体上各点都是变化的,在顶点的环向应力和轴向应力相等 ,而在赤道上的应力 。椭圆封头承受均匀内压时,轴向应力恒为拉伸应力(正值),且由顶点处大值向赤道逐渐递减至小值;
环向应力在时,封头过渡区将开始出现压应力,若长短轴比值继续增大,封头过渡区边缘的压应力值将迅速增大,即封头越浅,封头边缘的压应力值越高,所以将封头长短轴比值限制在2.6以内较为合理。
椭圆封头上的大应力与对接圆筒中的一次总体环向薄膜应力的比值以形状系数K表示。K值随盯b增大而增大。以上厚度计算是从强度角度出发的。在曲率变化上,椭圆形封头与碟形封头均存在壳体与直边段这一不连续处,而碟形封头还增加了球面与过渡段这一不连续处。但椭圆封头在内压作用下不强度问题,且有稳定问题。对封头的稳定问题是采取限制封头有效厚度进行控制的。对椭圆封头的分析详见本分析之一的介绍。
应力计算对象与控制值椭圆封头厚度是针对封头上的一次薄膜应力+二次弯曲应力叠加得到的大应力,以1倍许用应力为控制条件进行计算。不同盯b值的椭圆封头,计算应力的位置、方向、数值不同。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。对标准椭圆封头(a/b=2),是针对封头过渡区内壁的经向(纵向)一次拉伸薄膜应力十二次纵向弯曲应力的拉应力之和,控制在1倍许用应力进行计算。
在现行各种封头中,椭圆封头以其制造加工容易,应力分布状况理想以及节省材料等优点而被广泛使用。封头拼接焊缝属A类,从椭圆封头的制造来看,一般是先拼接后压制成型。在压制过程中,内部缺陷可能会延伸,同时又可能产生新缺陷。椭圆封头上的大应力与对接圆筒中的一次总体环向薄膜应力的比值以形状系数K表示。因此,探伤实际的选择显得非常重要。有明确规定说:成型后的封头应在形状检查合格后再进行无损探伤。由于压制成型后的焊缝形状复杂,如果透明方法选择不当,容易造成漏检。通常采用定向***机可获得较高的检测结果,但此法工作效率低、劳动强度大。
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