橢圓封頭是壓力容器制造中的主要零件。橢圓封頭的成型一般采用壓制成型,通常有熱壓與冷壓,無論采用哪種方式,都必須事先正確確定橢圓封頭坯料的尺寸。橢圓封頭坯料尺寸的正確與否直接影響橢圓封頭的壓制質(zhì)量。
橢圓封頭坯料尺寸的確定方法有多種,的方法是等面積法,因為金屬在壓延后的體積不變,同時金屬板料在壓制前后厚度變化又很小,雖然零件有局部變薄或有局部變厚,但是可以互相抵消,所以板料在壓延前后的面積相等,即坯料的面積等于成形零件的面積。 橢圓封頭毛坯尺寸的確定除用等面積法外,還有周長法及經(jīng)驗計算等。周長法是基于這樣的假設(shè),即毛坯直徑等于封頭徑向截面的中和軸周長,板料徑向中和軸長度在壓延前后沒有變化。經(jīng)驗計算公式是生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗積累。
橢圓封頭的周向(環(huán)向)應(yīng)力和經(jīng)向(軸向)應(yīng)力在殼體上各點都是變化的,在頂點的環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力相等 ,而在赤道上的應(yīng)力 。橢圓封頭承受均勻內(nèi)壓時,軸向應(yīng)力恒為拉伸應(yīng)力(正值),且由頂點處大值向赤道逐漸遞減至小值;
環(huán)向應(yīng)力在時,封頭過渡區(qū)將開始出現(xiàn)壓應(yīng)力,若長短軸比值繼續(xù)增大,封頭過渡區(qū)邊緣的壓應(yīng)力值將迅速增大,即封頭越淺,封頭邊緣的壓應(yīng)力值越高,所以將封頭長短軸比值限制在2.6以內(nèi)較為合理。
如果用周向曝光機或γ源一次透照法,有可能使部分焊縫在透照時的K值超標。這事因為封頭表面各處曲率不同,以致射線對焊縫各處透照厚度比K值也不一樣。封頭在壓制成型時,焊縫可能會在應(yīng)力作用下開裂而形成裂紋。但射線探傷對橫向裂紋的檢出有局限性,因此提高裂紋檢出率是編制封頭射線探傷工藝的重要目標。這事應(yīng)選取較小的橫裂檢出角θ。按JB4730要求,縱縫AB級照相K≤1.03,即大橫裂檢出角θmax=cos-1(1/1.03)= 13.86°。橢圓封頭射線探傷的核心問題是橫裂檢出角θ,而封頭上各點對應(yīng)的橫裂檢出角θ和對應(yīng)焦距主要由射線源位置確定。