封頭基本要求

我國現(xiàn)有的封頭標(biāo)準(zhǔn)，是按結(jié)構(gòu)型式（橢圓形、碟形、錐形）、成形方式 （沖壓、旋壓）的不同，而分別制訂的，這不僅造成不同標(biāo)準(zhǔn)封頭質(zhì)量要求不完全一致的 不合理現(xiàn)象，同時也給標(biāo)準(zhǔn)封頭的選用、標(biāo)準(zhǔn)的修訂帶來某些困難。

第一、以往的封頭標(biāo) 準(zhǔn)都是僅與 GB150《鋼制壓力容器》配套的，即只考慮了按規(guī)則設(shè)計的封頭的制造、檢驗 與驗收要求，而我國早在1995年就完成GB150與JB4732了壓力容器基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的雙軌制（ 與 《鋼制壓力容器分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》），缺少與分析設(shè)計相配套的封頭標(biāo)準(zhǔn)，不能不說是我國 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化工作的一大缺憾。

第二，GB150屬強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)GB150編制并與之配 套的封頭標(biāo)準(zhǔn)卻是指導(dǎo)（推薦）性的，這顯然是不合理的，也難以保證封頭這一重要受壓元件的質(zhì)量。

材料分析

容器內(nèi)徑Di=4000mm、計算壓力Pc=0.4MPa、設(shè)計溫度t=50℃、封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭、材料為16MnR（設(shè)計溫度才材料許用應(yīng)力為170MPa）、鋼材負(fù)偏差不大于0.25mm且不超過名義厚度的6%、腐蝕裕量C2=1mm、封頭拼焊的焊接接頭系數(shù)?=1。求橢圓封頭的計算厚度、設(shè)計厚度和名義厚度。

KpDi

計算厚度δ=----------------=4.73mm

2[σ]tΦ-0.5pc

計算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm

考慮標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭有效厚度δe應(yīng)不小于封頭內(nèi)徑Di的0.15%，有效厚度δe=0.15%Di=6mm

δe>δd、C1=0、C2=1、名義厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm

考慮鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度作了上浮1mm的厚度第一次設(shè)計圓整值△1=1，故取δn=8mm。

根據(jù)專業(yè)封頭制造廠技術(shù)資料Di=4000、δn=8封頭加工減薄量C3=1.5mm，經(jīng)厚度第二次圓整值△2=0.5。

如要求封頭成形厚度不得小于名義厚度δn減鋼板負(fù)偏差C1，則投料厚度：

δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm，而成形后的最小厚度為8.5mm。如采用封頭成形厚度不小于設(shè)計厚度δd（應(yīng)取δe值），則投料厚度：δs=δd（δe）+C3+△2=8mm，而成形后的最小厚度為6.5mm、且大于有效厚度δe、更大于設(shè)計厚度δd和計算厚度δ。

從以上可看出，兩種不同要求，使該封頭的投料厚度有2mm之差，而重量相差有300kg之多。

 厚度定義

GB150及有關(guān)封頭標(biāo)準(zhǔn)的厚度定義不甚合理，主要體現(xiàn)在容器和封頭成形后的厚度要求上，對凸形封頭和熱卷筒的成形厚度要求不得小于名義厚度減鋼板負(fù)偏差（δn-C1），由此可能導(dǎo)致設(shè)計和制造兩次在設(shè)計厚度的基礎(chǔ)上增加厚度以保證成形厚度。為此，曾經(jīng)提出了最小成形厚度的概念："熱卷圓筒或凸形封頭加工成形后需保證的厚度，其值不小于設(shè)計厚度"。也就是說設(shè)計者應(yīng)在圖紙上標(biāo)注名義厚度和最小成形厚度（即設(shè)計厚度δd），這樣使得制造單位可根據(jù)制造工藝和原設(shè)計的設(shè)計圓整量決定是否再加制造減薄量。這種厚度的定義和標(biāo)注是截止2013年國際壓力容器界的流行方法，有其合理性，但在我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中有以下兩個問題需解決。

 管帽標(biāo)準(zhǔn)

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    薄壁封頭的沖壓成形原理

薄壁封頭沖壓成形屬于復(fù)雜曲面零件的深拉伸成形范疇。與筒行件相比，封頭沖壓成形機(jī)理更加復(fù)雜，在成形過程中，不僅法蘭部分的毛坯是變形區(qū)，而且毛坯中部也是變形區(qū)，尤其中部處于懸空狀態(tài)的毛坯，由于不受模具的直接作用，其變形狀態(tài)和趨勢只能通過其他途徑來控制，是薄壁封頭成形中的難點。能否有效控制懸空部分毛坯正確成形是整個工藝的關(guān)鍵。

 薄壁封頭的拉深是金屬平板被拉深成封頭形狀的過程，封頭沖壓成形工藝原理圖 在成形過程中，中部毛坯徑向始終處于拉應(yīng)力的作用下，而維向應(yīng)力在凸模頂點附件為拉應(yīng)力狀態(tài)，其大小隨半徑的加大而減小，在超過一定半徑后變?yōu)閴簯?yīng)力。 應(yīng)力分界圓外的毛坯在成形過程中處于一向受拉和另一向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，與筒形件拉深時變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)相同，其變形機(jī)理屬于拉深變形，稱之為曲面零件的第一成形原理。在應(yīng)力分界圓內(nèi)，板料在成形過程中處于雙向拉應(yīng)力的狀態(tài)，板料在此應(yīng)力狀態(tài)下，產(chǎn)生厚度變薄的脹形，稱之為曲面零件的第二成形機(jī)理。凸模形狀不同，則成形后依靠的拉深機(jī)理和脹形機(jī)理各自形成部分所占比例不同。