封頭

封頭屬壓力容器中鍋爐部件的一種。通常是在壓力容器的兩端使用的。再有就是在管道的末端做封堵之用的一種焊接管件產品。有很多種的形式。

中文名封頭外文名Head簡介封頭屬壓力容器中鍋爐部件的一種分類球形、橢圓形、碟形

定義

封頭是容器的一個部件，是以焊接方式連接筒體。（如下圖）根據幾何形狀的不同，可分為球形、橢圓形、碟形、球冠形、錐殼和平蓋等幾種，其中球形、橢圓形、碟形、球冠型封頭又統稱為凸形封頭。在焊接上分為對焊封頭，承插焊封頭。用於各種容器設備，如儲罐、換熱器、塔、反應釜、鍋爐和分離設備等。材質有碳鋼（A3、20#、Q235、Q345B、16Mn等）、不銹鋼（304、321、304L、316、316L等）、合金鋼（15Mo3 15CrMoV 35CrMoV 45CrMo ）、鋁、鈦、銅、鎳及鎳合金等。

執行標準

封頭的執行標準：

壓力容器封頭GB/T25198-2010

管路標準

GB/T12459-2005

GB/T13401-2005

電力標準

DL/T695-1999

D-GD87-0607

石化標準

SH3408-1996

SH3409-1996

合金半球型封頭

大型封頭

不銹鋼封頭

球冠形封頭

碟形封頭

球形封頭

用途

封頭是石油化工、原子能到食品製藥諸多行業壓力容器設備中不可缺少的重要部件。

● 封頭是壓力容器上的端蓋，是壓力容器的一個主要承壓部件。所起的作用是密封作用。一是做成瞭罐形壓力容器的上下底，二是管道到頭瞭，不準備再向前延伸瞭，那就用一個封頭在把管子用焊接的形式密封住。和封頭的作用差不多的的產品有盲板和管帽，不過那兩種產品是可以拆卸的。而封頭焊好瞭之後是不可以再拆卸的。與之配套的管件有壓力容器、管道、法蘭盤、彎頭、三通、四通等產品。

●封頭的品質直接關系到壓力容器的長期安全可靠運行。

不銹鋼拋光封頭

封頭在壓力容器上的使用示意圖

其它

GB150-1998厚度的定義

(1) 計算厚度δ

是按各章公式計算得到的厚度。需要時，尚應計入其他載荷所需厚度。

(2) 設計厚度δd

是計算厚度δ與腐蝕裕量C2之和。

(3) 名義厚度δn

是設計厚度δd加上鋼材厚度負偏差C1後向上圓整至鋼材標準規格的厚度。即標註在圖樣上的厚度。

(4) 有效厚度δe

是名義厚度δn減去腐蝕裕量C2和鋼材厚度負偏差C1的厚度

(5) 各種厚度的關系如圖

(6) 投料厚度(即毛坯厚度)

根據GB150---1998第10章和各種厚度關系圖:

δs=δ +C1+C2+Δ1(厚度第一次設計圓整值)+C3(加工減薄量)+(厚度第二次製造圓整值)

基本要求

我國現有的封頭標準，是按結構型式（橢圓形、碟形、錐形）、成形方式（沖壓、旋壓）的不同，而分別製訂的，這不僅造成不同標準封頭質量要求不完全一致的不合理現象，同時也給標準封頭的選用、標準的修訂帶來某些困難。

第一、以往的封頭標準都是僅與 GB150《鋼製壓力容器》配套的，即隻考慮瞭按規則設計的封頭的製造、檢驗與驗收要求，而我國早在1995年就完成GB150與JB4732瞭壓力容器基礎標準的雙軌製（與《鋼製壓力容器分析設計標準》），缺少與分析設計相配套的封頭標準，不能不說是我國壓力容器標準化工作的一大缺憾。

第二，GB150屬強製性標準，而根據GB150編製並與之配套的封頭標準卻是指導（推薦）性的，這顯然是不合理的，也難以保證封頭這一重要受壓元件的質量。

材料分析

容器內徑Di=4000mm、計算壓力Pc=0.4MPa、設計溫度t=50℃、封頭為標準橢圓形封頭、材料為16MnR（設計溫度才材料許用應力為170MPa）、鋼材負偏差不大於0.25mm且不超過名義厚度的6%、腐蝕裕量C2=1mm、封頭拼焊的焊接接頭系數?=1。求橢圓封頭的計算厚度、設計厚度和名義厚度。

KpDi

計算厚度δ=----------------=4.73mm

2[σ]tΦ-0.5pc

計算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm

考慮標準橢圓封頭有效厚度δe應不小於封頭內徑Di的0.15%，有效厚度δe=0.15%Di=6mm

δe>δd、C1=0、C2=1、名義厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm

考慮鋼材標準規格厚度作瞭上浮1mm的厚度第一次設計圓整值△1=1，故取δn=8mm。

根據專業封頭製造廠技術資料Di=4000、δn=8封頭加工減薄量C3=1.5mm，經厚度第二次圓整值△2=0.5。

如要求封頭成形厚度不得小於名義厚度δn減鋼板負偏差C1，則投料厚度：

δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm，而成形後的最小厚度為8.5mm。如采用封頭成形厚度不小於設計厚度δd（應取δe值），則投料厚度：δs=δd（δe）+C3+△2=8mm，而成形後的最小厚度為6.5mm、且大於有效厚度δe、更大於設計厚度δd和計算厚度δ。

從以上可看出，兩種不同要求，使該封頭的投料厚度有2mm之差，而重量相差有300kg之多。

厚度定義

GB150及有關封頭標準的厚度定義不甚合理，主要體現在容器和封頭成形後的厚度要求上，對凸形封頭和熱卷筒的成形厚度要求不得小於名義厚度減鋼板負偏差（δn-C1），由此可能導致設計和製造兩次在設計厚度的基礎上增加厚度以保證成形厚度。為此，曾經提出瞭最小成形厚度的概念："熱卷圓筒或凸形封頭加工成形後需保證的厚度，其值不小於設計厚度"。也就是說設計者應在圖紙上標註名義厚度和最小成形厚度（即設計厚度δd），這樣使得製造單位可根據製造工藝和原設計的設計圓整量決定是否再加製造減薄量。這種厚度的定義和標註是截止2013年國際壓力容器界的流行方法，有其合理性，但在我國現行標準中有以下兩個問題需解決。

產地

管道裝備製造業做為鹽山的特色產業，起源於上世紀七十年代，起初隻能生產簡單的彎頭、法蘭等管件，經過30多年的扶持和培育，產業規模增長瞭上百倍，產品體系不斷健全，發展成為涵蓋管道和管道配件的完整產業體系。2008年，鹽山的管道裝備企業總數達到986傢，總資產50億元，年加工能力1000萬噸。全年管道裝備製造業完成銷售收入110億元，完成增加值25.5億元，對GDP的貢獻率達到46%；上交稅金1.8億元，對財政收入的貢獻率達到52%。國內市場占有率近40%，廣泛應用於電力、石化、油氣輸送、城市供排水等領域，秦山核電、北京核試驗快堆、三峽電站、西氣東輸等國傢重點工程都大量選用我縣的產品；2006年鹽山的管道裝備製造業被河北省中小企業局命名為“河北省重點產業集群”。2007年被河北省科技廳命名為“河北省特色產業基地”，被中國設備管理協會命名為“中國管道裝備製造基地”，被中國石油和石油化工設備協會命名為“國傢級特色產業集群”，被省委、省政府確定為“十大裝備製造園區”之一。2008年被中國社會科學院認定為“中國縣域產業集群競爭力100強”，被市政府納入滄港工業走廊。