封头是容器的一个部件,是以焊接方式连接筒体。(如下图)根据几何形状的不同,可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种,其中球形 、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头。在焊接上分为对焊封头,承插焊封头。用于各种容器设备,如储罐、换热器、塔、反应釜、锅炉和分离设备等。材质有碳钢(A3、20#、Q235、Q345B、16Mn等)、不锈钢(304、321、304L、316、316L等)、合金钢(15Mo3 15CrMoV 35CrMoV 45CrMo )、铝、钛、铜、镍及镍合金等。
封头是石油化工、原子能到食品制药诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件。
封头是压力容器上的端盖,是压力容器的一个主要承压部件。所起的作用是密封作用。一是做成了罐形压力容器的上下底,二是管道到头了,不准备再向前延伸了,那就用一个封头在把管子用焊接的形式密封住。和封头的作用差不多的的产品有盲板和管帽,不过那两种产品是可以拆卸的。而封头焊好了之后是不可以再拆卸的。 与之配套的管件有压力容器、管道、法兰盘、弯头、三通、四通等产品。
封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。
GB150-1998厚度的定义
(1) 计算厚度δ
是按各章公式计算得到的厚度。需要时,尚应计入其他载荷所需厚度。
(2) 设计厚度δd
是计算厚度δ与腐蚀裕量C2之和。
(3) 名义厚度δn
是设计厚度δd加上钢材厚度负偏差C1后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标注在图样上的厚度。
(4) 有效厚度δe
是名义厚度δn减去腐蚀裕量C2和钢材厚度负偏差C1的厚度
(5) 各种厚度的关系如图
(6) 投料厚度(即毛坯厚度)
根据GB第10章和各种厚度关系图:
δs=δ +C1+C2+Δ1(厚度第一次设计圆整值)+C3(加工减薄量)+(厚度第二次制造圆整值)
我国现有的封头标准,是按结构型式(椭圆形、碟形、锥形)、成形方式 (冲压、旋压)的不同,而分别制订的,这不仅造成不同标准封头质量要求不完全一致的 不合理现象,同时也给标准封头的选用、标准的修订带来某些困难。
第一、以往的封头标 准都是仅与 GB150《钢制压力容器》配套的,即只考虑了按规则设计的封头的制造、检验 与验收要求,而我国早在1995年就完成GB150与JB4732了压力容器基础标准的双轨制( 与 《钢制压力容器分析设计标准》),缺少与分析设计相配套的封头标准,不能不说是我国 压力容器标准化工作的一大缺憾。
第二,GB150属强制性标准,而根据GB150编制并与之配 套的封头标准却是指导(,)性的,这显然是不合理的,也难以保证封头这一重要受压元件的质量。
容器内径Di=4000mm、计算压力Pc=0.4MPa、设计温度t=50℃、封头为标准椭圆形封头、材料为16MnR(设计温度才材料许用应力为170MPa)、钢材负偏差不大于0.25mm且不超过名义厚度的6%、腐蚀裕量C2=1mm、封头拼焊的焊接接头系数-=1。求椭圆封头的计算厚度、设计厚度和名义厚度。
KpDi
计算厚度δ=----------------=4.73mm
2[σ]tΦ-0.5pc
计算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm
考虑标准椭圆封头有效厚度δe应不小于封头内径Di的0.15%,有效厚度δe=0.15%Di=6mm
δe>δd、C1=0、C2=1、名义厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm
考虑钢材标准规格厚度作了上浮1mm的厚度第一次设计圆整值△1=1,故取δn=8mm。
根据专业封头制造厂技术资料Di=4000、δn=8封头加工减薄量C3=1.5mm,经厚度第二次圆整值△2=0.5。
如要求封头成形厚度不得小于名义厚度δn减钢板负偏差C1,则投料厚度:
δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm,而成形后的最小厚度为8.5mm。如采用封头成形厚度不小于设计厚度δd(应取δe值),则投料厚度:δs=δd(δe)+C3+△2=8mm,而成形后的最小厚度为6.5mm、且大于有效厚度δe、更大于设计厚度δd和计算厚度δ。
从以上可看出,两种不同要求,使该封头的投料厚度有2mm之差,而重量相差有300kg之多。
行业标准
1)《钢制对焊无缝管件》GB/T 12459-2005
2)《钢板制对焊管件》GB/T
3)《电站钢制对焊管件》DL/T 695-1999
SH 3408 钢制对焊无缝管件 SH 3409 钢板制对焊管件
SH 3410 锻钢制承插焊管件
HGJ514-87碳钢、低合金钢无缝对焊管件
《压力容器封头》GB/T25198-2010
米国管件
ASME/ANSI B16.9 工厂制造的无缝钢管制对焊管件
ASME/ANSI B16.11 承插焊和螺纹锻造管件
ASME/ANSI B16.28 钢制对焊小半径弯头和回头弯
ASME B16.5 管法兰和法兰配件
MSS SP-43 锻制不锈钢对焊管件
MSS SP-83 承插焊和螺纹活接头
MSS SP-97 承插焊、螺纹和对焊端的整体加强式管座
ASME B16.3-1998可锻铸铁螺纹管
工程设计
折叠通用标准
1 GB13-86(97版) 室外给水设计规范
2 GB14-87(97版) 室外排水设计规范
3 GB150-1998 钢制压力容器
4 GB50028-1993(2002年版) 城镇燃气设计规范 98修订
5 GB50030-1991 氧气站设计规范 ×
6 GB50031-1991 乙炔站设计规范 ×
7 GB50041-1992 锅炉房设计规范 ×
8 GB50049-1994 小型火力发电站设计规范
9 GB50156-2002 汽车加油加气站设计与施工规范
10 GB50177-1993 氢氧气站设计规范 ×
11 GB50195-1994 发生炉煤气站设计规范 ×
12 GB50251-2003输气管道工程设计规范
13 GB50253-2003 输油管道工程设计规范
14 GB/T50265-1997 泵站设计规范 ×
15 GB50316-2000工业金属管道设计规范
16 GB50029-2003 压缩空气站设计规范
17 GB50074-2002石油库设计规范GBJ74
18 HG20695-1987 化工管道设计规范 HGJ8
19 HG20519-1992 化工工艺设计施工图内容和深度统一规定
20 HG20546-1992 化工装置设备布置设计规定 *
21 HG/T20549-1998 化工装置管道布置设计规定 *
22 HG/T20645-1998 化工装置管道机械设计规定 *
23 HG/T20646-1999 化工装置管道材料设计规定 *
24 HG20581-1998 钢制化工容器材料选用规定
25 HG20582-1998 钢制化工容器强度计算规定
26 SHJ9-89 石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范
27 SH3011-2000 石油化工工艺装置设备布置设计通则
28 SH3012-2000 石油化工管道布置设计通则
29 SHT3041-2002 石油化工管道柔性设计规范
30 SH3007-1999 石油化工企业储运系统罐区设计规范 SHJ7
31 SH3034-1999 石油化工给水排水管道设计规范 SHJ34
32 SH3059-1994 石油化工企业管道设计器材选用通则
33 SY/T0015.1~.2-1998 原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范
34 SY/T0075-2002 油罐区防火堤设计规范
34 SYJ13-86 原油长输管道工艺及输油站设计规范
35 SYJ14-85 原油长输管道路线设计规范
36 SY/T0325-2001 钢质管道穿越铁路和公路,做法
37 SY/T0518-2002 油气管道钢制对焊管件设计规程
38 SY/T10043-2002 泄压和减压系统指南
39 SY/T10044-2002 炼油厂压力泄放装置的尺寸确定、选择和安装的,做法
40 DL5000-1994火力发电厂设计技术规范
41 DL/T5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定
42 SDGJ6-90 火力发电厂汽水管道应力计算技术规定