管帽-封頭
帶凸形封頭非標(biāo)平焊法蘭
材料：不銹鋼 碳鋼 合金鋼
交期：標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品常年現(xiàn)貨
描述：聯(lián)系站長(zhǎng)免費(fèi)領(lǐng)取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及重量表
規(guī)格： DN20-DN3000
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規(guī)格： DN20-DN3000
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由于凸形封頭具有制造簡(jiǎn)便、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，帶 凸形封頭法蘭廣泛應(yīng)用于端部可拆連結(jié)結(jié)構(gòu)中． 按GBl50一1998《鋼制壓力容器》(以下簡(jiǎn)稱 GBl50)規(guī)定：封頭和法蘭單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮 兩者間的相互作用．文獻(xiàn)[1]計(jì)算結(jié)果表明：如按照 GBl50進(jìn)行設(shè)計(jì)，有可能導(dǎo)致法蘭的厚度偏大，封 頭的厚度偏小，使得封頭與法蘭的連接區(qū)域由于剛 度相差過(guò)大，造成應(yīng)力狀態(tài)不甚理想．并且，由于法 蘭往往采用鍛件，過(guò)大的厚度裕量將使得產(chǎn)品成本 增加較多．特別是對(duì)于一些非標(biāo)法蘭和凸形封頭的 聯(lián)接結(jié)構(gòu)，由于GBl50對(duì)其設(shè)計(jì)沒有明確的規(guī)定， 使得設(shè)計(jì)人員遇到了很多問(wèn)題[2]．目前較為常用的 設(shè)計(jì)方法是在取較大安全裕量的前提下，將法蘭和 封頭當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)件單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)．這種設(shè)計(jì)方法沒有 完善的理論依據(jù)，可能造成法蘭和封頭的安全裕量 過(guò)大，也可能造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿足工作需要．
對(duì)帶凸形封頭的非標(biāo)平焊法蘭進(jìn)行整體 有限元分析，采用分析設(shè)計(jì)中應(yīng)力分類的方法進(jìn)行． 并且，與按GBl50將帶凸形封頭的非標(biāo)法蘭與封頭 單獨(dú)設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行比較，研究凸形封頭和法蘭的 強(qiáng)度是否滿足工作需要；對(duì)于剛度相差較大的凸形 封頭和法蘭的聯(lián)接區(qū)域，研究封頭和法蘭厚度的變 化對(duì)其局部應(yīng)力狀態(tài)的影響及如何改善其應(yīng)力狀 態(tài)；如何對(duì)封頭和法蘭進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低凸形 封頭與法蘭的連接區(qū)域的應(yīng)力強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益．
圖1是帶快開門的噴氣燃料過(guò)濾分離器的密封 裝置結(jié)構(gòu)示意圖，主要由標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭、上法蘭、 下法蘭和筒體四部分組成．封頭與上法蘭采用焊接 結(jié)構(gòu)，上、下法蘭通過(guò)螺桿和銷釘連接，內(nèi)壓產(chǎn)生的 軸向力由螺桿承擔(dān)．下法蘭上有密封槽，密封槽內(nèi)放 置()形密封圈，通過(guò)螺桿的預(yù)緊力進(jìn)行密封．
帶橢圓形封頭的齒嚙式快開容器的工作周期主 要由加壓、保壓和卸壓三個(gè)過(guò)程組成．由于工作周期 較長(zhǎng)，在使用壽命內(nèi)不考慮疲勞問(wèn)題．保壓階段壓力 基本穩(wěn)定，加、卸載速度不快，不需要考慮加載速率 的影響．上法蘭和簡(jiǎn)體采用特殊的螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)，上 法蘭不是嚴(yán)格的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)．但齒沿圓周方向均勻 間斷分布，且齒數(shù)為偶數(shù)，因而可以處理為廣義軸對(duì) 稱問(wèn)題．為減少計(jì)算工作量，以縱向截取的螺栓孑L中 面及相鄰兩螺栓孔的中面所包含的實(shí)體(即沿圓周 方向取結(jié)構(gòu)的1／56)作為研究對(duì)象。
橢圓形封頭、上法蘭內(nèi)表面及下端面上密封圈 中徑以內(nèi)的區(qū)域，受均布內(nèi)壓的作用．
按分析設(shè)計(jì)的方法，通過(guò)對(duì)一系列非標(biāo)平焊法蘭與凸形封頭的聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析校核發(fā)現(xiàn)：凸形 封頭上的A—A線上的應(yīng)力強(qiáng)度主要受到封頭厚度 影響，非標(biāo)平焊法蘭上C—C線的應(yīng)力強(qiáng)度也主要受 法蘭厚度影響，并且按常規(guī)設(shè)計(jì)的非標(biāo)平焊法蘭與 凸形封頭的聯(lián)接結(jié)構(gòu)上A—A線、C—C線上的應(yīng)力均 能滿足強(qiáng)度要求．但是位于凸形封頭與非標(biāo)法蘭聯(lián) 接處的B—B線上的應(yīng)力受法蘭厚度與凸形封頭厚 度的聯(lián)合影響，如果在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮凸形封頭與平 焊法蘭的相互作用，易于導(dǎo)致封頭與法蘭的剛度相 差過(guò)大，使得B—B線上應(yīng)力強(qiáng)度不能滿足應(yīng)力評(píng)定 的要求．為此，本文選擇DN900 mm，PN2．5 MPa的 非標(biāo)平焊法蘭與凸形封頭的聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列的 試算，分析B—B線上的應(yīng)力受法蘭厚度與凸形封頭 厚度變化影響的情況．圖5為當(dāng)凸形封頭厚度固定 不變時(shí)(f一10 mm)，B—B線上的一次局部薄膜應(yīng)力 (P。)與一次應(yīng)力和二次應(yīng)力強(qiáng)度之和(P。+Q)隨著 法蘭厚度變化的情況；圖6為當(dāng)法蘭厚度固定不變 時(shí)(f一76 mm)，B—B線上的一次局部薄膜應(yīng)力 (P。，)與一次應(yīng)力和二次應(yīng)力強(qiáng)度之和(P。+Q)隨著 封頭厚度變化的情況．
(1)按常規(guī)設(shè)計(jì)方法將凸形封頭與非標(biāo)平焊法蘭單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其組合結(jié)構(gòu)各應(yīng)力評(píng)定線上的應(yīng) 力均能滿足強(qiáng)度要求，但封頭和法蘭的匹配性差．
(2)改變封頭和法蘭厚度均可改變其連接處的 應(yīng)力狀態(tài)，但封頭厚度變化對(duì)其影響較大，適當(dāng)增加 封頭厚度，有利于改善聯(lián)接處的受力狀況．
(3)針對(duì)非標(biāo)法蘭和凸形封頭設(shè)計(jì)時(shí)存在的問(wèn) 題，提出了將凸形封頭和法蘭作為整體、采用有限元 進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的方法．
(4)可以對(duì)封頭和法蘭進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高 封頭和法蘭的匹配性．通過(guò)調(diào)整凸形封頭和法蘭厚 度，有可能使封頭和法蘭結(jié)構(gòu)接近于等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，能 夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益．
