球形封頭是以球殼的球冠部分所形成的封頭,有半球形封頭和無(wú)折邊球性封頭兩類。壓力容器多采用半球形封頭作為端封頭,其優(yōu)點(diǎn)是在同樣容積下表面積小,相同承壓條件下需要的厚度薄,從節(jié)省材料和強(qiáng)度上看,也是合理的。無(wú)折邊球形封頭與筒體用角焊縫連接,常用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭,也可作端封頭。
球形封頭制造方法如下:
1、鍛壓法:用型鍛機(jī)將管子端部或一部分予以沖伸,使外徑減少,常用型鍛機(jī)有旋轉(zhuǎn)式、連桿式、滾輪式。
2、滾軋法:一般不用芯軸,適合于厚壁管內(nèi)側(cè)圓緣。在管內(nèi)放置芯子,外周用滾輪推壓,用于圓緣加工。沖壓法:在沖床上用帶錐度的芯子將管端擴(kuò)到要求的尺寸和形狀。
因此,除了要采取工藝措施改善球形封頭纖維的均勻分布狀態(tài)、降低纖維堆積高度、合理選擇纏繞線型、逐步擴(kuò)大纏繞包絡(luò)圈、環(huán)向加固容器的肩部等途徑提高封頭強(qiáng)度外,還必須對(duì)封頭補(bǔ)強(qiáng),以使壓力容器整體同步失效。目前采用的一種補(bǔ)強(qiáng)方法是增加螺旋纏繞纖維用量。這種方法簡(jiǎn)便易行,不必對(duì)纏繞線型和封頭曲面進(jìn)行修正。引入螺旋纏繞纖維強(qiáng)度利用系數(shù)k,則實(shí)際螺旋纏繞纖維厚度應(yīng)當(dāng)增大。
球形封頭由長(zhǎng)或短外壓圓柱殼的臨界壓力計(jì)算式可知,臨界壓力值的大小取決于殼體的材料和幾何尺寸(外徑、壁厚和I艋界長(zhǎng)度),在容器殼體的材料、直徑和壁厚確定的情況下,臨界長(zhǎng)度是決定是否在圓柱殼體的內(nèi)、外部表面設(shè)置加強(qiáng)圈及所設(shè)置的加強(qiáng)圈截面尺寸應(yīng)當(dāng)多大才能穩(wěn)定的主要參數(shù)。球形封頭對(duì)于長(zhǎng)圓柱殼在設(shè)置加強(qiáng)圈以后必須使其計(jì)算長(zhǎng)度小于臨界長(zhǎng)度。而臨界長(zhǎng)度由式計(jì)算求得。
其次,球形封頭在設(shè)計(jì)加強(qiáng)圈時(shí),需要考慮加強(qiáng)圈同與之相連接的殼體共同承受外壓力,因此在計(jì)算加強(qiáng)圈的慣性矩時(shí)還需計(jì)及部分的影響。
球形封頭通過(guò)加強(qiáng)圈加強(qiáng)的圓柱殼體失效形式有加強(qiáng)圈間殼體的局部失穩(wěn)和容器整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及剛性加強(qiáng)圈扭曲失穩(wěn)。