橢圓封頭是通過旋轉(zhuǎn)的圓球面以及圓筒直段兩部分組合而成的封頭。在橢圓封頭中,使用封頭可以將其焊接在管子上,并作為一個末端來使用。并且橢圓封頭還可以應用在壓力容器上,并在上下部都有。橢圓封頭的綜合性非常好,并在壓力容器中得到廣泛的應用。
橢圓封頭在熱應力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當冷卻結(jié)束時,由于心部后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下終使工件表層受壓而心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時,因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變,造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應力。
橢圓封頭在加熱和冷卻過程中,表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差,導致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力,即熱應力。橢圓封頭冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,后形成的殘余應力就愈大。
橢圓封頭在使用中,它的材質(zhì)有碳鋼、合金鋼以及不銹鋼之分。并且橢圓封頭在食品、航天航空、石油、電子、機械、化工、、以及輕紡和建筑等行業(yè)中得到應用。橢圓封頭在使用中,它的使用壽命更長。
封頭部的曲率 設(shè)計上的封頭板厚 筒體的板厚為20mm時的封頭設(shè)計板厚;
半球形(HH) R=D×0.5 筒體板的板厚的 1/2 10mm;
2:1 楕圓形(EH) R=D×0.9(近似値) 和筒體板的板厚相同 20mm;
10% 碟 型 封頭(DHB) R=D 筒體板的板厚×1.54 31mm;
平 蓋(平板) R= 大 筒體板的板厚的8倍 160mm。
橢圓封頭上的大應力與對接圓筒中的一次總體環(huán)向薄膜應力的比值以形狀系數(shù)K表示。K值隨盯b增大而增大。以上厚度計算是從強度角度出發(fā)的。但橢圓封頭在內(nèi)壓作用下不強度問題,且有穩(wěn)定問題。對封頭的穩(wěn)定問題是采取限制封頭有效厚度進行控制的。對橢圓封頭的分析詳見本分析之一的介紹。
應力計算對象與控制值橢圓封頭厚度是針對封頭上的一次薄膜應力+二次彎曲應力疊加得到的大應力,以1倍許用應力為控制條件進行計算。不同盯b值的橢圓封頭,計算應力的位置、方向、數(shù)值不同。對標準橢圓封頭(a/b=2),是針對封頭過渡區(qū)內(nèi)壁的經(jīng)向(縱向)一次拉伸薄膜應力十二次縱向彎曲應力的拉應力之和,控制在1倍許用應力進行計算。