錐形封頭廣泛用于石油化工、、航天、、船舶、鋼鐵以及鍋爐壓力容器等制造行業(yè)。制造錐形封頭的材質(zhì)可為碳鋼、低合金鋼、復(fù)合板、不銹鋼以及銅、鋁、鈦等有色金屬,品種較多。錐形封頭錐體的主體部分在內(nèi)壓作用下,.大薄膜應(yīng)力發(fā)生在大端。錐體和圓筒部分連接處,由于幾何不連續(xù)性,曲率半徑突變,因此該處會(huì)產(chǎn)生較大的橫向推力,引起較大邊緣應(yīng)力,容易發(fā)生彎曲,故需加強(qiáng)。
錐形封頭是殼體表面為錐面的封頭。特點(diǎn)是可使介質(zhì)通過時(shí)均勻改變速度,便于卸凈粘稠液體和含固體顆粒物料,但力學(xué)性能較差,在與圓筒或接管連接處因形狀突變產(chǎn)生的不連續(xù)應(yīng)力較大。為了降低不連續(xù)應(yīng)力,可在錐殼的大端或小端采用圓弧過渡的有折邊結(jié)構(gòu)或局部增厚結(jié)構(gòu)。我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范要求:半錐角大于30°時(shí),錐殼大端應(yīng)采用有折邊結(jié)構(gòu);半錐角大于45°時(shí),錐殼小端應(yīng)采用有折邊結(jié)構(gòu),由于錐形封頭壁厚較大,制造不方便,只有在工藝需要時(shí)才被采用。
壓力容器上采用的封頭有很多類型,其中以錐形封頭為特殊,在壓力容器上得到廣泛采用。按照錐形封頭的承壓方式可將其分為承受外壓的錐形封頭和承受內(nèi)壓的錐形封頭。本文對(duì)承受內(nèi)壓的錐形封頭進(jìn)行討論。
內(nèi)壓錐形封頭按照翻邊和不翻邊分為三類--大小口都不翻邊,大口翻邊小口不翻邊,大小口都翻邊。這些錐形封頭大多用在立式容器的下封頭處,主要是為了使流體向下流動(dòng)時(shí)順暢;也有應(yīng)用在立式容器的中間,作為變換直徑的變徑段。半頂角α≤30°;若α≥30°時(shí),就應(yīng)采取翻邊、補(bǔ)強(qiáng)等方法進(jìn)行處理;若α>60°時(shí),就應(yīng)該采用應(yīng)力分析設(shè)計(jì)了。