压力容器平板封头厚度计算
最新封头直径展开计算1(压力容器设计计算表格)
各类封头近似展开计算1平封头近似展开计算
序号项目
符号1封头内径Dn 2封头壁厚t 3封头圆角半径r 4封头直边高度h 5封头内圆板直径d 6封头中性层直径Dm 8切割余量△9
封头毛坯直径
D 0
2标准椭圆封头近似展开计算
序号项目
符号1封头内径Dn 2封头壁厚t 3封头直边高度h 4封头中性层直径
Dm 8切割余量△9
封头毛坯直径
D 07封头展开后直径D 7封头展开后直径D
计算或数据来源
数值
单位
给定182mm 给定6mm 给定25mm 给定24mm Dn-2r 132mm Dn+t 188mm 等弧长法：D=d+3.14*（r+t/2）+2*h 267.92等面积法：D=(（d+3.14*（r+t/2））^2+4*Dm*h)^0.5257.7068经验公式：D=Dn+r+1.5*t+2*h 264按冲压设备和工艺确定20mm D0=D+△287.92
mm
计算或数据来源
数值单位给定3000mm 给定10mm 给定25mm Dn+t
3010mm 等面积法：D=（1.38*Dm^2+4*Dm*h)^0.53578.259等弧长法：D=1.213*Dn+1.5*h 3676.5经验公式：D=1.19Dm+2*h 3631.9按冲压设备和工艺确定10mm D0=D+△3588.259
mm
mm mm。
压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式
压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式容器标准：《GB 150-2011 压力容器》《NB/T 47003.1-2009 钢制焊接常压容器》钢材标准：《GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板》－－GB 150碳素钢和低合金钢的钢板标准牌号Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR 《GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》－－GB150 Q235B钢板标准《GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带》－－GB150高合金钢的钢板标准《GB/T 4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带》－－NB/T 47003高合金钢板标准，化学成分、力学性能《GB/T 3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带》《GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》《GB/T 699-1999 优质碳素结构钢》牌号08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn《GB/T 700-2006 碳素结构钢》－－牌号Q195、Q215、Q235、Q275《GB/T 709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量级允许偏差》不锈钢牌号对照表《GB 150-2011 压力容器》俗称GB 24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带GB/T 4237-1992不锈钢热轧钢板和钢带ASME(2007)SA240 统一数字代号新牌号旧牌号型号S304 S30408 06Cr19Ni10 0Cr18Ni9 304 S316 S31608 06Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 316 S316L S31603 022Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2 316L S321 S32168 06Cr18Ni11Ti 0Cr18Ni10Ti 321圆筒直径：钢板卷焊的筒体，规定内径为公称直径。
压力容器厚度计算
目前，我国压力容器设计依据GB150-98《钢制压力容器》，是国内普遍遵循的原则。
一般情况下，板厚增加，元件强度会提高，但有时板厚增加强度反而降低。
如何按照该标准进行厚度的恰当选取，更好地满足强度需求，对压力容器设计具有重要意义。
GB150-98规定，计算厚度是指按各章公式计算得到的厚度；设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和；名义厚度指设计厚度加上钢板厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格厚度，即标注在图样上的厚度；有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差。
我们这里讨论的厚度是名义厚度。
从定义中可以看出，名义厚度不包括加工减薄量，元件的加工减薄量由制造单位根据各自的加工工艺和加工能力自行选取，只要保证产品的实际厚度不小于名义厚度减去钢材厚度负偏差就可以。
这样可以使制造单位根据自身条件调节加工减薄量，从而更能主动地保证产品强度所要求的厚度，更切合实际地符合制造要求。
按照GB150-98等国家标准的原则，制造工艺人员要根据图样厚度考虑加工减薄量而增加制造元件的毛坯厚度。
在我国材料标准中，钢板厚度范围变化，钢板的σb、σs也有变化，一般是板厚增加，σb、σs有所降低。
我国压力容器用钢板许用应力随板厚厚度范围增厚而有所降低，因而可能出现虽然有时板厚增加，强度反而降低的现象，尤其是封头，这种现象更明显。
2 实例为了证明上述现象存在，举例如下：首先我们给出常用钢板在不同状态下的强度指标，如下表所示：常用钢板在不同状态下的强度指标表2.1 例1某台储气罐，其封头为标准椭圆形，材质15MnVR，设计内径Di=2000mm，腐蚀裕度C2=1mm，焊缝系数φ=1，设计压力P=2.6MPa，设计温度t=20℃，标准椭圆封头形状系数K=1，侧十图样上封头名义厚度δn=16mm.制造厂选用18mm厚度钢板压制封头，该制造厂压制封头时最大成型减薄量为δx10%，即18x10%=1.8(包含钢板厚度负偏差在内)。
(1)选用18mm厚度钢板压制封头，满足GB150-98设计要求。
压力容器封头最小厚度确定及影响因素
ｌ 确定封头最小厚度的常规方法
的封 头 需要 的最 小厚 度 。 ２ － ３内压 失稳 的影 响
强 度 。 当封 头 上 开 孔采 用 整 体 补 强 结 构 时 ，封 头 的最小 厚度 就是满 足 开孔 补强 需要 的厚 度 。
作者 简介 ：李继峰 （ １ ９ ８ Ｏ 一 ），男，内蒙古人，本科，工程师。
主耍从事天然气发申 系统设备设计审核工作。
运 行存 在着 安全 隐 患 。
２ 影 响确定封头最小厚度的因素
２ ． １ 刚 度 的影 响 封 头在 承 受 压 力 的 同 时 本 身 应 具 备 一 定 的 刚 度 ， 以 免发 生 变 形 破 坏 。 因此 ，ＧＢ１ ５ ０ 规 定 ，对 碳 素 钢 、低 合 金 钢 制 容 器 不 包 括 腐 蚀裕 量 的 最 小 厚 度应 不 小 于３ ｍｍ；对 高 合 金钢 制 容器 不 包 括 腐 蚀裕 量 的最 小厚 度 不小 于２ ｍｍ。
［ 关键词］压力容器；Ｇ Ｂ １ ５ Ｏ ；封 头；最小厚度 ；影响因素
ＧＢ１ ５ ０ ． １ ～ １ ５ ０ ． ４ — ２ ０ １ １《 压 力容 器 》是我 国压力 容 器 设 计 方 面 的 权威 性 设计 标 准 。如 何 按 照 该 标
内压 作 用 下 ，标 准 椭 圆封 的厚 度 ， 以满 足 设 备 的强 度 要 求 ，在 压 力 容器 安全 运 行 方 面 具 有 重 要 意 义 。
压力容器封头壁厚的合理设计
１ ＧＢ １ ５ ０ ＿ ２ ０ １ １中封头 厚度要 求
１ ． １ 壁厚 定义
封 头材料 厚 度 指 制 作 封 头 时 材 料 的 投 料 厚度， 即材料 质量证 明 书 中的规格厚 度 ； 成 品最 小
形厚 度 确 定材 料 厚 度 ， 保证 封 头 成 品 最 小 厚度 满足 强度 和使 用 寿命 要 求 ， 节 省 了材 料 ， 降低 了投 资 。
关 键 词 压 力容 器封 头 最 小成 形 厚 度 材 料 厚 度 安 全 合 理 设 计
中 图分 类 号
Ｔ Ｑ ０ ５ ３ ． ２
根 据文献 ［ ２ ］ 中６ ． ２ ． １和 ６ ． ３ ． １ ３的规 定 ， 封 头 的毛 坯厚度 应 考 虑工 艺 减 薄 量 ， 以 确保 封 头 成 形 后 的实测成 品最 小厚 度不小 于设 计要 求 的最 小 成 形厚 度 。
２ ． ３ 标 注要求
度 占与腐蚀 裕量 ｃ 之 和 ； 名义厚度 ６ ， 设 计 厚 度
文献 ［ ２ ］ 与文献 ［ ３ ］ 相 比， 第４ ． ３ ． １ 条 明确规定
了封头标记中必须注 明设计规定 的最小成形厚度 。
３ 封 头各 种厚 度关 系
封 头在设 计 、 制 造 过程 中各 种 厚 度关 系如 图
１所示 。
刘发安 ， 男， １ ９ ７ ０年 ７月 生 ， 工 程 师 。河 北 省 任 丘 市 ， ０ ６ ２ ５ ５ ２ 。
品 材
度 度
艿’ ｎ
・
关于压力容器用封头成形质量及成形厚度减薄量的技术要求
关于压力容器用封头成形质量及成形厚度减薄量的技术要求从本月开始公司为进一步提高产品质量，对筒体的卷制偏差、焊接坡口加工等各方面作出了严格控制，但压力容器用封头属于外协件，其成形偏差及成形厚度减薄量直接影响到产品质量和使用安全。
因此必须进行严格控制与验收。
根据各标准和各封头厂家设备能力特作出如下规定，望各部门及外协单位严格执行。
1、封头有拼缝时，在冲压成形前，除去圆片内表面全部焊缝及外表面直边部和过渡区焊缝余高后再进行加工；在旋压成形前，则焊缝内外表面的余高都要去除。
2、公称直径D N≤1000mm的封头尽量不拼接。
3、在提料时，一般封头采用冲压成形，如采用旋压成形时应特殊提出。
4、冷成形封头的热处理：当加工度的最大纤维伸长率超过5%，同时属于5个条件任意一项时，碳素钢及低合金钢冷成形封头要做热处理。
●计算公式：最大纤维伸长率＝75×δs（r+0.5δs）(%)δs：钢材厚度（mm）r：封头折边部的内半径。
● 5个条件：1）使用介质为极度或高度危害者；2）材料要求进行冲击试验者（可按ASMEVIII-1UCS-66判定）；3）冷成形后钢板厚度大于15.9mm者；4）冷成形后板厚减薄率大于10%者；5）成形温度处于120-48℃范围内者。
●热处理条件：1）退火（SR）时，温度：625℃±25℃保温时间：δs≤25.4mm 60分钟其他一般按60分钟/25.4mm适用材料：碳素钢、低合金钢2）正火（N）时温度：900℃±25℃保温时间：30分钟/25.4mm，但不少于30分钟适用材料：碳素钢、低合金钢注：《容规》管辖范围内的产品按相应规定执行。
5、封头的成形加工方法有热冲压和冷冲压、冷旋压和热旋压等，不同尺寸、不同加工方法有不同的减薄量，只要提供设计厚度（δ+C2）加上封头制造厂的实际减薄量并圆整至钢板标准规格的厚度，即可避免设计、制造二次圆整（δ1+δ2）造成的浪费，从而得到安全经济合理的封头成形厚度，这也是当今国内外同行之所以采用的最小保证厚度（即δ+C2的设计厚度）的原因。
管道压力试验封头型式及厚度的确定
长输管道压力试验封头型式及厚度的确定符号说明δ——计算厚度，mm；——计算压力，MPa；等于设计压力与压力试验管段液位高差静压力之和；PcD——封头内直径，mm；i[σ]t——设计温度下材料的许用应力，MPa；φ——焊接接头系数，采用整板料取1；α——圆锥半顶角，（°）；压力试验是管道施工涉及人身和财产安全的关键工序，在管道设计规范、施工规范中均未对管道压力试验的封头型式、材质与厚度作出相应的规定，施工单位一般根据经验和材料的实际情况确定，存在着较大的安全风险。
但压力管道（最大直径φ1219mm，最高设计压力10MPa）与压力容器（最大直径超过φ5000mm，最高设计压力大于100MPa）同属承压类特种设备，把管道等同于筒体很长的压力容器，管道压力试验与压力容器的压力试验就是完全相同的，因此，用压力容器的方法确定长输管道试压封头是满足管道要求的。
管道压力试验的封头型式、材质与厚度可以根据压力容器的基本要求和计算方法确定。
1 封头型式的确定压力容器用封头根据几何形状的不同，一般分为球形封头、椭圆封头、碟形封头、锥形封头、平盖等。
以峰值应力和截面突变情况为依据，优先选用球形封头，其它封头依次次之，平盖的受力状况最差，截面突变最大。
1.1球形封头球形封头截面形状为半球形，球形封头没有相应的专业制造标准，到目前为止，一般按照GB150进行设计计算，参照JB/T4746制造，根据需要，封头直边可有可无，供需双方协商确定。
由于截面突变最小，其受力状况最好，在同等条件下所需的金属厚度最小，其厚度计算公式为：δ=PcDi4[σ]tφ-Pc但由于封头深度较大，加工难度相对较大，且考虑到与管道（筒体）等厚度焊接的因素，从经济适用出发，球形封头一般用于压力较高的场合才能体现其受力状况佳、用料厚度较小的优势。
建议设计压力≥8.0MPa的管道采用球形封头作为试压封头。
1.2椭圆封头（本文指标准椭圆封头）椭圆封头截面形状为半椭圆形，按GB150进行设计计算，按JB/T4746制造加工。
压力容器材料厚度计算
3、设计压力（design pressure）（1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力）✧工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同；②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。
③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。
✧设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。
①对最大工作压力小于的内压容器，设计压力取为；②当容器上装有超压泄放装置时，应按“超压泄放装置”的计算方法规定。
③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下，可能达到的最高金属温度确定。
（详细内容，参考GB150-1998，附录B（标准的附录），超压泄放装置。
）✧计算压力P C是GB150-1998 新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力，当静压力值小于5％的设计压力时，可略去静压力。
①注意与GB150-1989 对设计压力规定的区别；《钢制压力容器》规定设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器壳壁计算厚度的压力，亦是标注在铭牌上的设计压力，取略高或等于最高工作压力。
当容器受静压力值大于5％设计压力时，应取设计压力与液柱静压力之和进行元件的厚度计算。
使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之和作为容器的设计压力。
②一台设备的设计压力只有一个，但受压元件的计算压力在不同部位可能有所变化。
③计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。
4、设计温度（Design temperature）设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。
压力容器厚度计算
厚计算（以内径为准）
厚度 负偏 差 0.3 Pw （ 最 大 有效 计算 δ t圆筒的计 允 厚度 应力 算应力 许 δ e 校核 工 作 压 力
设计厚度
封头 减薄 率
封头最 小厚度
封头最小 厚度是否 大于设计 厚度
否 14.2 159.8132394 good 2 13.75687276 0.13 13.62 且计算得到的封头最小厚度不得小于设计厚度，设计厚度=计算厚度-腐蚀裕量 封头厚度计算（以内径为准） 名义厚度
厚度 负偏 差 0.3
圆筒厚度计算（以外径为准）
Pc（计算压 力） 1.88 是（1）否 （0）适用 1 φ （焊 δ t（设计温度下 Do（圆筒外直 腐蚀裕 接接头 材料许用应力） 径） 量 系数） 185 1 2400 2 C（厚 δ （圆筒计算厚 度附加 未圆整厚度 度） 量） 12.13294611 2.3 14.43294611
圆筒筒体厚度计算（以内径
Pc（计算压 力） 1.88 φ （焊 [δ t]（设计温度 Di（圆筒内直 腐蚀裕 接接头 下材料许用应力） 径） 量 系数） 185 1 2400 1.5
是（1）否 （0）适用
δ （圆筒计算厚 度）
C（厚 度附加 量）
未圆整厚度
δ n名 义厚度 （圆 整）
1 12.25687276 1.8 14.05687276 16 备注：封头最小厚度=名义厚度*（1-减薄率）-钢板负偏差，并且计算得到的封头最小 圆筒椭圆封头厚度计算（以内径 内曲面深度hi 椭圆封头形状系数K计算厚度 未圆整厚度 名义厚度
压力容器设计计算
圆柱形设备
Di H An A V R hi h An V Vw mm mm m 2 m 3 m mm mm mm m 3 m 3 m kg
2 2
设备筒体 筒体直径 筒体高度 展开侧面积 截面积 容积 椭圆封头 底圆半径 高度 直边高度 内面积 容积 外表容积 封头重量 数量 下封头数量 合计
2600 135 1.1239 5.3093 0.7168 1300 650 40 7.6545 2.5131 2.9009 135.7587 2 1 16.4328 5.7429 3.2298
圆形平盖 外径 内径 平盖壁厚 材料密度 重量
D Di δ γ W
mm mm mm kg/m3 kg mm MPa mm MPa MPa 0.00
δ 1 复层厚度 复层许用应力 [σ ]t1 δ 2 基层厚度 基层许用应力 [σ ]t2 复合板许用应力 [σ ]t
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比重（kg/m ） 7930 7850 1050～1080 1160～1350 1350～1600 2100～2300 940～950 910～920 900～910
2
0 50 0.8320 不锈钢 350 291.2 291.2 60 1000 0.0028274 7850 22.20
折边锥形封头 封头内径 高度 直边高度 封头厚度 折边半径 半顶角 半顶角 容积 外容积 材料密度 重量
δ r θ θ 弧度 V m3 Vw m3 γ kg/m3 W kg
圆钢
材料名称 接管 接管外径 接管壁厚 接管长度 材料密度 重量 长度 高度 壁厚 材料密度 重量 D δ L γ W D Di δ γ W mm mm mm kg/m kg mm mm mm kg/m kg