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》(以下簡稱 GBl50)規(guī)定：封頭和法蘭單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計時，不考慮 兩者間的相互作用．文獻(xiàn)[1]計算結(jié)果表明：如按照 GBl50進(jìn)行設(shè)計，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，過大的厚度裕量將使得產(chǎn)品成本 增加較多．特別是對于一些非標(biāo)法蘭和凸形封頭的 聯(lián)接結(jié)構(gòu)，由于GBl50對其設(shè)計沒有明確的規(guī)定， 使得設(shè)計人員遇到了很多問題[2]．目前較為常用的 設(shè)計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．這種設(shè)計方法沒有 完善的理論依據(jù)，可能造成法蘭和封頭的安全裕量 過大，也可能造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿足工作需要．
對帶凸形封頭的非標(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)；如何對封頭和法蘭進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計，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、保壓和卸壓三個過程組成．由于工作周期 較長，在使用壽命內(nèi)不考慮疲勞問題．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 稱問題．為減少計算工作量，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)計的方法，通過對一系列非標(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)計時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 差過大，使得B—B線上應(yīng)力強(qiáng)度不能滿足應(yīng)力評定 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(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(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)計方法將凸形封頭與非標(biāo)平焊法蘭單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計，其組合結(jié)構(gòu)各應(yīng)力評定線上的應(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)針對非標(biāo)法蘭和凸形封頭設(shè)計時存在的問 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)計的方法．
(4)可以對封頭和法蘭進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計，提高 封頭和法蘭的匹配性．通過調(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，能 夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益．
