压力容器极为重要的结构：球形封头与筒体连接结构，附封头相关参考文件提取办法

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0.前言

由球形封头所构成的压力容器在承受压力方面表现优越，其连接结构在保障设备安全运行方面起着至关重要的作用。

1.球形封头在压力容器设计与制造中的优势

关于压力容器的设计与制造，我们发现球形封头相对于其他类型的封头而言，其承受载荷的能力尤为出色。同样地，在保证同等直径以及承受相同压力的前提条件下，球形封头所需要的厚度是最为薄小的，这无疑大大节约了材料成本。因此，在那些压力要求较高的容器设计中，球形封头往往被广泛采用。然而，值得注意的是，在所有不同类型的封头与筒体的连接方式中，球形封头的厚度与筒体厚度之间的差异是最大的。这种连接结构不仅会对设备的制造过程产生影响，更是直接关系到容器能否安全稳定运行的关键因素之一。在此背景之下，我国国家标准GB/T150明确规定，将筒体与球形封头的对接环形焊缝定义为A类焊接接头。

2.球壳与筒体壁厚计算详比

相较于厚壁高压容器，通过对比球壳和筒体的壁厚计算公式可以发现，球壳的计算厚度仅为筒体壁厚的一半。即便考虑到加工过程中的增厚因素，封头的厚度仍会比筒体壁厚小许多。

3.筒体与球形封头的连接问题及对策

鉴于筒体和球形封头之间存在壁厚差异，无法实现直接对接，然而我们仍然需要确保筒体与球壳连接处的结构连续性。倘若直接对筒体进行削边处理，即将其在切削长度范围内逐步削减至与球壳壁厚相匹配，假定筒体壁厚恰好符合设计标准，那么削边后的筒体厚度应小于计算壁厚。在此情况下，筒体的厚度将无法满足设计需求，进而导致容器失效。为了确保削边后的最小壁厚能够达到要求，筒体未削边部分的壁厚必然会超过计算得出的厚度。当设备的内径及壁厚较大时，增加壁厚无疑会大幅度提升容器的制造成本。

4.堆焊在封头连接中的应用

另一种方法是采取堆焊, 即采用局部加厚封头, 使之满足设计、制造要求。这种连接方式原则上是符合设计要求的。但是由于堆焊材料昂贵。

5.通过加厚球壳解决筒体无法切削的问题

鉴于无法直接进行筒体的切割处理，我们可通过加大球壳厚度的方式予以妥善解决。具体来说，就是采取延长筒体并进一步削减边缘的方法，将筒体的整体长度适当增加，同时相应地减小封头的尺寸。在此过程中，我们需要在筒体延长的部分内进行削边操作，这样做实际上等同于保持球心位置不变，仅仅是在筒体延长的范围内对球壳进行了局部的增厚处理，从而确保了整个结构的连续性。考虑到球壳与圆筒结合而成的组合壳体在连接部位的变形是连续的，因此筒体削边范围所承受的应力状态应当与球壳的应力状态相匹配。按照球壳壁厚计算公式，经过削边处理后的壁厚能够满足相关的壁厚要求。

6.基本原则

筒体削边长度不要大于球缺封头端口距离封头几何中心的距离。

7.压力容器削边规范要求主要包括以下几点

削边前应确保压力容器表面干净、无油污、无铁锈等杂质，以保证削边质量和安全性。
削边时应使用合适的工具，如砂轮机、铣床等，确保削边均匀、平滑，避免出现毛刺或不平整的情况。
削边后的边缘应圆滑过渡，不得有尖锐部分，以防止在使用过程中造成人员伤害或设备损坏。
对于不同材质的压力容器，应选择适当的削边方法和工具，以确保削边效果符合规范要求。
削边过程中应注意安全，佩戴防护眼镜、手套等个人防护装备，避免削边过程中产生的碎片或火花伤人。
削边后应进行质量检查，确保削边尺寸符合设计要求，无遗漏削边或过度削边的情况。
遵循这些规范要求，可以确保压力容器的安全性和可靠性，避免在使用过程中出现意外事故。

END

来源：压力容器工程师

标准介绍《常压容器：第1部分—钢制焊接常压容器/第2部分—固体料仓》

1.NB/T47003.1-2022常压容器：第1部分钢制焊接常压容器文件规定了钢制焊接常压容器的设计、制造、检验与验收的要求。适用的设计压力和设计温度范围为a)圆筒形容器:设计压力大于-0.02MPa、小于0.1MPa，设计温度不大于350℃。b)矩形容器:设计压力为0MP，设计温度不大于350℃文件适用的结构形式a)耳式、腿式、支承式、裙式、刚性环支座支承的立式圆筒形容器b)卧式圆筒形容器c)矩形容器文件不适用于下列各类容器a)直接受火焰加热的容器b)受核辐射的容器c)盛装毒性危害程度为极度或高度危害介质的容器d)直接埋入地下的容器e)可升降气柜f)经常搬运的容器，g)料仓h)几何容积大于300㎡的圆筒形容器i)高度与平均直径之比大于5的裙座自支撑塔式容器j)低温容器容器界定范围文件的容器界定范围系指容器壳体及与其连为整体的零部件，且划定在下列范围内a)容器与外部管道连接1)焊接连接的第一道环向接头坡口端面2)螺纹连接的第一个螺纹接头端面3)法兰连接的第一个法兰密封面4)专用连接件或管件连接的第一个密封面b)接管、人孔、手孔等的成形封头、平盖及其紧固件c)容器的支承元件、开孔补强元件、垫板等附件，及其与壳体的连接焊缝d)直接安装在容器上的安全附件及仪表2.NB/T47003.2-2022常压容器：第2部分—固体料仓文件规定了固体料仓的设计、制造、检验与验收的要求文件适用于储存粒状或粉状固体松散物料的钢制、铝制焊接立式圆筒形料仓，适用范围为a)仓壳内直径不大于20m:b)容积不小于15m^3;c)设计正压不大于20kPa，设计负压不小于-5kPa:d)设计温度范围按仓壳金属材料允许的使用温度范围:e)高度H与内径D之比不大于5文件不适用于下列料仓a)直接埋入地下的料仓b)盛装物料的毒性危害程度为极度或高度的料仓c)经常搬运的料斗d)由操作平台连成二排的料仓群料仓界定范围文件的料仓界定范围系指料仓壳体及与其连为整体的零部件划定在下列范围内。a)料仓与外部管道连接1)焊接连接的第一道环向接头坡口端面2)螺纹连接的第一个螺纹接头端面3)法兰连接的第一个法兰密封面4)专用连接件或管件连接的第一个密封面b)料仓开孔的封闭元件，如接管、人孔、手孔的成形封头平盖及其连接紧固件等c)料仓的支承元件、开孔补强元件、垫板等附件，及其与壳体的连接焊缝d)直接安装在料仓上的安全附件及仪表来源：压力容器工程师