球形封头和圆筒连接过渡结构受力分析.pdf

静设备 P石油化工设备技术，2010，31(2)·14· etroChem icalEquipmentTechnology 球形封头与圆筒连接过渡结构的受力分析 桑如苞 ，段 瑞 ，杨淑霞。 (1．中国石化X-程建设公司，北京 100101；2．北京华福工程有限公司，北京 100031) 摘 要：对球形封头与圆筒过渡连接结构 中的薄膜应力状况进行 了分析 ，论证结果表 明，错误结构 中的 环 向应力达正确 结构环 向应力 的 2倍 ，且超 出许用应力 3O 。 关键词 ：球形封头；圆筒；连接过渡结构 ；受力分析 中图分类号 ：TE969 文献标识码：B 文章编号2010)02～001403 压力容器常用 的封头有椭圆形封头 、球形封 两种过渡连接结构，它们 的过渡段都是端部 头和锥形封头等。在高压容器中多用球形封头 。 按≤1：3斜度削薄 的圆筒 ，结构尺寸相 同，且在 球形封头受力好 ，其计算壁厚仅为等径圆筒 内径上都是直接承受压力P 的作用。 厚度的1／2，并 由于球壳比表面积小 ，为此其材料 两种过渡段的受力为何不同? 消耗最省 。 一 种解释是图1结构的过渡段属于局部加厚 为减小圆筒端部的边缘应力 ，GB15O l998 的球壳，受力好 。图 2结构的过渡段属于局部削 《钢制压力容器》中规定，当圆筒较厚时，应将圆筒 薄的圆筒，因此受力差。究竟两种结构受力为何 端部 以不小于 1：3的斜度削薄，为此可能出现如 不同?主要差异在哪里?差别有多大? 图 1和图2所示的两种结构形式 。 为对两种结构的受力进行 比较，可分别将两 圆筒与球壳的一种正确过渡连接结构如图 1 过渡段取为单体进行分析。 所示 ，而 图 2所示的过渡连接结构则是错误 的。 1 错误结构过渡段的受力分析 错误结构过渡段中的环 向应力要 比正确结构的高 这种结构的过渡段，在其 内径表 面上受有压 出 1倍，且超 出许用应力 3O 之多。 力 P 的径 向作用。过渡段上端作用有球形封头 经向薄膜应力引起的垂直拉力 N球[见 图3(a)]。 过渡段大端作用有圆筒轴向薄膜应力引起的垂直 拉力 N筒[见图 3(a)]。在此 N球一N筒一PD ／4 (以单位圆周长度计)，即作用于过渡段上的轴 向 球 L 载荷是 自身平衡的，且都不引起径向分力。作用 于过渡段上的径 向力只有压力 P ，它会引起水平 收稿 日期：2009—08—20。 陶 l 球形封头与圆筒连接正确的结构形式示意 作者简介 ：桑如苞 (1945一)，男，浙 江绍兴人。从事压 力容器 设计工作 45年，退休 。为我国压力容器国家标准 GB15o和 应力分 析设计标 准 JB4732等 的开创编制 人之一 ，获 国家