筒体内外径与封头高度的比例
压力容器设计审核人员培训_GB150.3-2019_压力容器_第3部分：设计_第5、6章
2）对对接圆筒的影响。 外压圆筒计算长度L的意义：
L为两个始终保持圆形的刚性截面之 间的距离。椭圆封头曲面深度的1/3处可 视为能保持圆形的截面，为此由两个椭 圆封头与圆筒相连接的容器，该圆筒的 外压计算长度L=圆筒长度+两个椭圆封 头的直边段长度+两倍椭圆封头曲面深度 的1/3。
21
2.碟形封头 受力、变形特征，应力分布，稳定，
不同a/b的K见GB150.3第117页表5-1。标准椭圆封头K=1。
15
边缘应力的特性
由边缘力和边缘力矩引起的边缘力具有以下 两个特点：
（1）局限性 （2）自限性
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2）计算公式
因K为封头上的最大应力与对接圆筒中的环向薄膜应 力的比值，则封头计算厚度为对接圆筒计算厚度的K倍。 又圆筒壁厚为等径球壳壁厚的2倍，故有椭圆形封头厚度： δ=K×δ圆筒≈2Kδ球壳
考虑，其最小长度应不少于2 0.5Diδrcoαs 。与之
相接的圆筒加强段最小长度取圆筒局部轴向弯曲
应力的衰减长度，应不少于2 0.5Diδr
。
41
（3）锥壳小端加强段
在锥壳半顶角稍大时，锥壳小端与圆筒连接处往往会引 起较大的环向局部薄膜应力，由此需要对锥壳小端和与之相 接的圆筒同时进行加强，加强段厚度均为δr：
（2） 边缘问题及应力分布情况 球冠和圆筒的连接部位受边界力等
作用，在原薄膜应力的基础引起附加的径 向、周向弯曲应力及局部薄膜应力。根据 应力分析表明：它们的最大应力发生在连 接处边缘，且为径向应力，其中弯曲应力 占相当的比重。
30
球冠封头受力作用示意图
31
（3） 厚度计算公式
QpcDi
2t
3
圆筒形裙座筒体上端面至塔釜椭圆封头切线距离的精确计算
图 １ 唰 简 彤 裙 座 和 塔 釜封 又连 接 ， ｊ 意
２ １ 近 似 公 式 法 ．
图 １ 示 的 Ａ 值 。求 取 Ａ 值 的 方 法 和 求取 ＾值 所 的方法 相 同 。本文 就 以求取 ＾值 为例 对 此计算 方
法 进行 讨论 。在 工 程 实 际 当 中 ， 釜封 头 的 内壁 塔
＋ ０ ５ ２ Ｄ ） （ ． 。 ， ）
（） ３ …
从 式 （ ） 知 ， 的 坐标 可 为 （ ， ． ３ 可 Ｑ ０ ５×
令 一０ ５ ， 入 公 式 ２求 得 的 Ｙ值 的绝 ．Ｄ 代
对 值 即为 ， 整理 可 以得 到公式 １ 。
２ ２ ＣＡＤ 绘 图 法 ．
￣（． Ｄ ）一 ｛ 。 ／ｏ ５ ）
点 Ｐ和 点 Ｑ 需要 满足 的几 何关 系之 一 为 ： 两 点 的 距 离 等 于 塔 釜 封 头 壁 厚 ， 此 可 以 得 到 公 由
式 ４ ：
（ ． Ｄ 一 ｚ１ ＋ （ 一 ０ ５× ０５ 。 ） ．
另 外一 种 求 解 ｈ值 的 办 法 是 ： Ａｕｏ ＡＤ 用 ｔＣ
裙 座 筒 体 厚 度 与 塔 釜 封 头 厚 度 差 大 于 或 等 于
８ ｍｍ时 ， 用 外 径 对 齐 ， 则 ， 用 内径 对 齐 ； 采 否 采
式 两种 方 式 。因 为 搭 接 型式 的焊 缝 受 剪 ， 温 度 对 应 力不 利 ， 以一般 用 于设备 直径 较 小 、 缝受 力 所 焊 也 较小 的场 合 。而 在石 化 设 备 设 计 中 ， 器 内部 容 承装 的多 为易燃 物 质 ， 操作 条件 复 杂 ， 多采 用 且 故 对 接型 式 。本 文 以对接 型式 连接 的封 头 为例进 行 讨 论 。为便 于讨 论 ， 本文 称该 封 头为 塔釜 封头 。 当采用 裙座 式 支 撑 方 式 时 ， 要 计 算 裙 座 简 需 体 上端 面 至塔釜 封 头 切 线 的距 离 ， 即如 图 １所 示
封头产品的检验要点述评
较 好 的 控 制 ，但 是 内 表 面 形 状 偏 差 、外 圆 周 长 公 差 和内直径公差问题还是较多。设备厂会根据筒身 卷制的情况，要求 封 头 的 压 制 按 外 径 或 是 内 径 制 造。封头的压 制 方 法 一 般 为 冲 压 和 旋 压，对 公 称 直径不超过 ２０００ｍｍ的封 头 采 用 冲 压 成 型，超 过 ２０００ｍｍ 的 则 采 用 旋 压 成 型 。 冲 压 工 艺 适 用 于 小 封头 的 批 量 制 造，不 同 厂 家 有 不 同 的 冲 压 工 艺 。 ［３］ 笔者所在的 封 头 厂 旋 压 采 用 二 步 成 型 法， 该方法是先选用一定尺寸的压鼓模在压鼓机上将 板材压成碟形，然 后 在 翻 边 机 上 翻 边 至 所 需 曲 率 最终成型。文献［４］强 调 了 检 查 凸 形 封 头 内 表 面 形状公差和碟形带折边锥形封头的过渡段转角半 径，旋压封头 应 重 点 检 验。 旋 压 封 头 的 翻 边 是 制 造工通过测量直边段外径来测算并修正内径的， 笔者曾经多次测量过不同旋压封头的内径偏差， 基本满足标准要求。冲压封头的压偏问题会比较 多一 些，特 别 是 小 封 头，若 下 料 尺 寸 偏 小，成 型 后 的内径往往偏大。
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化 工 机 械 ２０１９年
封头产品的检验要点述评
张驰宇
（江 苏 省 特 种 设 备 安 全 监 督 检 验 研 究 院 无 锡 分 院 ）
摘 要 从外形尺寸、热处理工艺、壁厚减薄和无损检测 ４个方面分析总结了封头产品的检验要点。 关键词 封头 热处理 壁厚减薄 无损检测 检验 中 图 分 类 号 ＴＱ０５５ 文 献 标 识 码 Ａ 文 章 编 号 ０２５４６０９４（２０１９）０２０１２００６
公称直径与外径对照表
压力直径用钢板卷焊制成的筒体，其公称直径指的是内径。
若容器直径较小，筒体可直接采用无缝钢管制作。
此时，公称直径指钢管外径。
封头的公称直径与筒体一致。
[1]管子直径一般来说，管子的直径可分为外径、内径、公称直径。
管材为无缝钢管的管子的外径用字母D来表示，其后附加外直径的尺寸和壁厚，例如外径为108的无缝钢管，壁厚为5MM，用D108*5表示，塑料管也用外径表示，如De63,其他如钢筋混凝土管、铸铁管、镀锌钢管等采用DN表示，在设计图纸中一般采用公称直径来表示，公称直径是为了设计制造和维修的方便人为地规定的一种标准，也叫公称通径，是管子（或者管件）的规格名称。
管子的公称直径和其内径、外径都不相等，例如：公称直径为100MM的无缝钢管有102*5、108*5等好几种，108为管子的外径，5表示管子的壁厚，因此，该钢管的内径为（108-5-5）=98MM，但是它不完全等于钢管外径减两倍壁厚之差，也可以说，公称直径是接近于内径，但是又不等于内径的一种管子直径的规格名称，在设计图纸中所以要用公称直径，目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰、垫片等结构尺寸与连接尺寸，公称直径采用符号DN表示，如果在设计图纸中采用外径表示，也应该作出管道规格对照表，表明某种管道的公称直径，壁厚。
[1]为了使管子、管件连接尺寸统一，采用DN表示其公称直径（也称公称口径、公称通径)。
化工厂用来输送水、煤气、空气、油以及取暖用蒸汽等一般压力的流体，管道往往采用电焊钢管，称有缝管。
有缝管按厚度可分为薄壁钢管、普通钢管和加厚钢管。
其公称直径不是外径，也不是内径，而是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。
每一公称直径，对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同。
(管子又分为英制管和公制管的。
公称直径为DN100的管，如果该管为国际通用系列（俗称英制管），其外径是114.3mm；如果该管为国内沿用系列（俗称公制管），其外径是108mm。
筒体与封头
筒体与封头
化工制图
二组
筒体是设备的主体部分,一般由
钢板卷焊而成,直径较小的(<500mm) 或高压设备的筒体一般采用无缝钢 管.
封头是设备的重要组成部
分,它于筒体一起构成设备的壳
体.
EHA
EHA
EHB
标记
法兰
法兰连接是一种可拆连接.
法兰就是连接在筒体 封头或管子一端的一
圈圆盘,圆盘均匀分布若干个螺栓孔,两节筒体 (或管子)或筒体与 封头通过一对法兰,用螺栓 连接在一起.
法兰连接是由一对法兰、密封垫片和螺栓、
螺母、垫圈等零件组成.
化工设备用的标准法兰有两类:管法兰和 压力容器法兰.
管法兰
结构形式:板式平焊法兰、对焊法兰、整体法兰和 法兰盖.
密封形式:凸面、凹凸面、隼槽面、全平面.
板式平焊法兰
对焊法兰
整体法兰
法兰盖
凸面
凹凸面
榫槽面
全平面
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封头形式:椭圆形,碟形,锥形及球冠 形等. 椭圆形封头最为常见.
封头和筒体连接方式:直
接焊接,形成不可拆卸的连 接；分别焊上法兰，通过
螺纹连接构成可拆卸的 连接.
当筒体由钢板卷制时,筒体及其所 对应的封头公称直径等于内径(代 号EHA)
当筒体由无缝钢板作筒体时, 则以 外径为筒体及其所对应的封头公 称直径 (代号EHB).
精馏塔的设计（毕业设计）
精馏塔的设计（毕业设计）精馏塔尺⼨设计计算初馏塔的主要任务是分离⼄酸和⽔、醋酸⼄烯，釜液回收的⼄酸作为⽓体分离塔吸收液及物料，塔顶醋酸⼄烯和⽔经冷却后进⾏相分离。
塔顶温度为102℃，塔釜温度为117℃，操作压⼒4kPa。
由于浮阀塔塔板需按⼀定的中⼼距开阀孔，阀孔上覆以可以升降的阀⽚，其结构⽐泡罩塔简单，⽽且⽣产能⼒⼤，效率⾼，弹性⼤。
所以该初馏塔设计为浮阀塔，浮阀选⽤F1型重阀。
在⼯艺过程中，对初馏塔的处理量要求较⼤，塔内液体流量⼤，所以塔板的液流形式选择双流型，以便减少液⾯落差，改善⽓液分布状况。
4.2.1 操作理论板数和操作回流⽐初馏塔精馏过程计算采⽤简捷计算法。
（1）最少理论板数N m系统最少理论板数，即所涉及蒸馏系统（包括塔顶全凝器和塔釜再沸器）在全回流下所需要的全部理论板数，⼀般按Fenske ⽅程[20]求取。
式中x D,l，x D,h——轻、重关键组分在塔顶馏出物（液相或⽓相）中的摩尔分数；x W,l，x W,h——轻、重关键组分在塔釜液相中的摩尔分数；αav——轻、重关键组分在塔内的平均相对挥发度；N m——系统最少平衡级（理论板）数。
塔顶和塔釜的相对挥发度分别为αD=1.78，αW=1.84，则精馏段的平均相对挥发度：由式（4－9）得最少理论板数：初馏塔塔顶有全凝器与塔釜有再沸器，塔的最少理论板数N m应较⼩，则最少理论板数：。
（2）最⼩回流⽐最⼩回流⽐，即在给定条件下以⽆穷多的塔板满⾜分离要求时，所需回流⽐R m，可⽤Underwood法计算。
此法需先求出⼀个Underwood参数θ。
求出θ代⼊式（4－11）即得最⼩回流⽐。
式中——进料（包括⽓、液两相）中i组分的摩尔分数；c——组分个数；αi——i组分的相对挥发度；θ——Underwood参数；——塔顶馏出物中i组分的摩尔分数。
进料状态为泡点液体进料，即q=1。
取塔顶与塔釜温度的加权平均值为进料板温度（即计算温度），则在进料板温度109.04℃下，取组分B（H2O）为基准组分，则各组分的相对挥发度分别为αAB=2.1，αBB=1，αCB=0.93，所以利⽤试差法解得θ=0.9658，并代⼊式（4－11）得（3）操作回流⽐R和操作理论板数N0操作回流⽐与操作理论板数的选⽤取决于操作费⽤与基建投资的权衡。
筒体封头轴计算表格
容积 筒体碳钢重量不锈钢重量 铝重量Kg 22.7247105 3690.735338 3728.3479 1316.441
内径mm 25
外径mm 600
外弧长L1 1908.679539
内弧长L2 310.110469
螺带宽H 287.5
展开内径Rmm 展开外径mm 55.772854 343.2729
公称直径Di 1600
壁厚δ p 10
坯料直径D0 2029.71
坯料质量G0 （不锈钢） 内表面积Fi 容积V 253.996376 256.5848745 2.9761019 0.61659
封头直径Di 半锥角α 3200 75
锥体高度H 内表面积Fi 容积V 碳钢质量G 428.718708 8.32618507 1.1493201 525.5021
管子重量计算 管子直径mm管子厚度mm 管子长度mm 76 4 12000 盘管换热面积 管子直径mm 盘管中心直径mm 盘管圈数 38 450 7 管子长度计算 管子根数 1
碳钢重量kg 不锈钢重量kg 管子根数 85.23015205 86.0987396 1
换热面积m2 2.8651325
换热面积m2 1.181391647
设计压力Mpa 筒体直径mm 0.5 1200
内压筒计算 焊缝系数 0.85
腐蚀裕量mm 0
厚度减薄量mm 设计温度℃ 许用应力Mpa 壁厚mm 0.8 150 113 3.931524
筒体计算 筒体直径mm筒体板厚mm 筒体长度mm 封头直边高度mm 碳钢重量kg 不锈钢重量kg 筒体容积 封头容积 219 3 900 40 14.7821045 14.93275015 0.0339016 0.002882 椭圆封头计算 直边高度h0 40 无折边锥形封头 钢板厚度δ p 8 带折边锥形封头 折边半径r 钢板厚度δ p 120 8 球冠形封头 λ (1,0.9,0.8,0.7) 球面内径Rci 0.7 840 耳座螺栓分布圆 垫板厚δ 3 8
筒体和封头标准及重量
1.筒体（摘自JB1153－73）附表1 筒体的容积、面积和质量公称直径DN mm 1米高的容积Vm31米高的内表面积F B（m2）1米高筒节钢板理论质量，kg厚度δ，mm3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 40000.0710.1260.1960.2830.3850.5030.6360.7851.1311.5392.0172.5453.1423.8014.5245.3096.1597.0308.0509.07510.18011.34012.5660.941.261.571.882.202.512.833.143.774.405.035.666.286.817.558.178.809.4310.0510.0811.3211.8312.572230374530405060697989375062758799112124149173198446075901051191341491782082382672963223565979100121140159179199238278317356397436475514554593632672711751790991251501762002242492983483974464955455966446937427918418909399881191501802132402702963584184765365966557147748318819501008107011261186175211250280315348418487556627695714834903970104011081177124613151383363399479567636716795874960103011101190126713461424151415824084505406307208068959841080116012051338142515171606169317805036027008008979951093119412901390149015871687178518841980662770880987109512041314142215311640174518571965207421858409601080120013181435155316711790190820272145226323809141040117013001429155616841812194020692197232524532585986112412631400154016771815195320912229236725052643278510581206135315011650179819462094224223902533268528342985 2.椭圆封头（摘自JB/T 4737－95）（见附表2、附表3）附表2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3 300 75 25 0.1211 0.0053550 13725 0.3711 0.0277350 88 25 0.1608 0.0080 40 0.3970 0.0313400 10025 0.2049 0.2049 50 0.4143 0.033740 0.2237 0.2237600 15025 0.4374 0.0353450 11225 0.2548 0.2548 40 0.4656 0.039640 0.2761 0.2761 50 0.4845 0.0424附表2 续表公称直径DN mm 曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3500 125 25 0.3103 0.3103650 16225 0.5090 0.0442 40 0.3338 0.3338 40 0.5397 0.0492 50 0.3495 0.3495 50 0.5601 0.0525700 175 25 0.5861 0.05451400 35025 2.2346 0.3977 40 0.6191 0.0603 40 2.3005 0.4202 50 0.6411 0.0641 50 2.3445 0.4362750 188 25 0.6686 0.06631500 37525 2.5568 0.4860 40 0.7040 0.0729 40 2.6275 0.5125 50 0.7276 0.0773 50 2.6746 0.5301800 200 25 0.7566 0.07961600 40025 2.9007 0.5864 40 0.7943 0.0871 40 2.9761 0.6166 50 0.8194 0.0922 50 3.0263 0.6367900 225 25 0.9487 0.11131700 42525 3.2662 0.6999 40 0.9911 0.1209 40 3.3463 0.7339 50 1.0194 0.1272 50 3.3998 0.75661000 250 25 1.1625 0.15051800 45025 3.6535 0.8270 40 1.2096 0.1623 40 3.7383 0.8652 50 1.2411 0.1702 50 3.7949 0.89061100 275 25 1.3980 0.19802000 50025 4.4930 1.1257 40 1.4499 0.2122 40 4.5873 1.1729 50 1.4844 0.2217 50 4.6501 1.20431200 300 25 1.6652 0.25452200 55025 5.4193 1.4889 40 1.7117 0.2714 40 5.5229 1.5459 50 1.7494 0.2827 50 5.5921 1.58391300 325 25 1.9340 0.32082400 60025 6.4323 1.9227 40 1.9953 0.3407 40 6.5453 1.9905 50 2.0361 0.3540 50 6.6207 2. 0358注：当封头厚度δn<10mm时，封头直边高度h2取25，当封头厚度10≤δn<20mm时，封头直边高度h2取40，当封头厚度δn≥20mm时，封头直边高度h2取50。
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EHA型最常用，DN426以下才会用到EHB。
EHA形的高度这么算，封头内深是就是筒体直径D的1/4，封头总高就是1/4XDN+封头壁厚+封头直边段。
封头直边段一般是25mm和40mm，直径2000以下取25mm,2000以上取40mm （2000以下也有用40的，具体要看情况）。
比如DN1000，封头内深250，壁厚假设10mm，直边段取25，那封头总高是285mm
具体去看钢制压力容器用封头JBT4746-2002。
另外还有HG21607-1996异形筒体和封头不经常用到
EHA就是标准的椭圆长半径椭圆/短半径=2的标准封头
以内径为基准，内径1000（即椭圆长半径=500），那短半径就是250（即封头深）
EHB就是以外径为基准，因为小直径的容器，一般用管子作筒体，而管子是以外径为基准，壁厚由内径定的。