成型椭圆形封头全样板检查刘传宝,王秀摘要:介绍了ASME规范锅炉及压力容器产品制造中成型椭圆形封头检查用全样板的设计、制作及应用,并提出了超标封头的处理方法。关键词:椭圆形封头;检查;全样板中图分类号:TQ05015文献标识码:B封头是锅炉压力容器必不可缺少的构件。由于椭圆形封头的应力分布比碟形和平盖封头好,而其深度较浅,整体冲压较球形封头容易,因此是锅炉压力容器常用的一种封头。在同样操作条件下,封头形状的不同,其应力分布及水平是不同的。封头形状超差,会引起应力增量,从而可能造成其应力超过许用应力值,导致封头失效。现行的锅炉压力容器和封头标准规范都对封头形状偏差提出了规定和要求,JB/T4737—95《椭圆形封头)411条明确规定椭圆形封头的椭圆曲线应符合图1的规定1,2。1形状偏差及检查样板GB150—1998《钢制压力容器》和JB/T4737—95《椭圆形封头》都规定采用弦长等于3/4封头内径Di的内样板检查椭圆形封头内表面形状偏差(图2),其最大间隙不得大于封头内径的1125%,并且在JB/T4737—95《椭圆形封头》中还规定封头内径Di大于4000mm的最大间隙不大于0.01Di2。美国ASME锅炉压力容器规范第Ⅷ卷第一册规的01625%(向内凹,曲率偏大),这种偏差应在垂直于规定形状方向测量而且不应是突然变化的,转角半径不应小于规定值3。也就是说,我国压力容器规范不允许封头向内凹,而ASME规范允许除转角部分外其它位置可以向内凹。当封头向内凹时,采用如图2所示的弦长等于3/4Di内样板检查椭圆形封头的内表面形状偏差是不适用的,因此ASME规范规定,按照该规范设计制造的椭圆形封头必须采用全样板检查其内表面的形状偏差。图2椭圆形封头3/4内样板检查2全样板设计及制作通常采用内样板检查椭圆形封头内表面的形状偏差,如果按椭圆形封头规定的内表面形状设计全样板,当封头形状向内凹时,全样板就不能放入封头中,无法对封头形状进行检查。按照ASME规范的要求,封头的形状偏差在最大偏差1125%Di(向外凸)和最小偏差01625%Di之间,且无突然变化椭圆形封头形状是符合规范的3。因此有人提出用ASME规范允许的向内凹时最小形状的椭圆曲线作为样板的轮廓制作全样板,笔者认为作为样板轮廓的椭圆曲线并不完全与规定的椭圆曲线在法线方向图1规定的椭圆曲线收稿日期:2000208230作者简介:刘传宝(19692),男(汉族),河南台前人,工程师,现从事压力容器设计及防腐研究。增刊刘传宝,等:成型椭圆形封头全样板检查·89·这种用较小椭圆样板检查较大椭圆曲线的方法是不妥当的。我们在制造ASME产品的封头样板时把规定的椭圆曲线每点沿其法线方向向内(向曲率增大的方向)平移一段相等的距离(这段距离必须大于01625%Di,且取01625%Di+5mm比较合适),而形成的曲线作为样板的轮廓,这样的样板能更准确反映椭圆形封头每个位置的形状偏差。另外我们在样板的直边段上标上刻度,这样就可以用同一块样板检查公称直径DN相同的任何不同厚度直边段的椭圆形封头。通常制造厂用的椭圆形封头模具是由R(R=0.9Di)和r(r=0.17Di)组成的1个近似椭圆,对于这类用近似椭圆形模具压制的封头,可以在样板上画出如图3(以公称直径800mm椭圆形封头为例,沿法线方向平移距离为10mm,下同)所示的刻度,样板的法线方向测量。当封头外凸时,测得的间隙减去10mm后小于1125%Di;当封头内凹时,测得间隙减去10mm后的绝对值小于01625%Di,椭圆形封头的形状偏差在规范允许的范围内是合格的。反之,若局部形状突变,椭圆形封头不合格。图4椭圆形封头全样板检查图4超标椭圆形封头处理ASME规范中并没有规定超标封头不能使用,对于形状偏差超标的封头,如果它是安全的,则照样可以使用。具体的做法是,如果椭圆形封头的形状偏差超过了规范的要求,但不是突然变化的,就可以把这个椭圆形封头看作碟形封头,用实际测得的数值确定碟形封头的大、小半径,然后核算其强度,如果应力小于许用应力值,则这个封头是安全的,可按碟形封头在压力容器上使用。这样处理既可以节约成本,又可以保证工期。5结语按照ASME规范采用全样板检查封头的形状偏差,样板的设计及制作虽然比采用3/4Di的封头样板复杂一点,却能更直观、准确地反映封头各处的形状偏差,并能给处理超标封头提供准确的依据。图3全样板椭圆形封头的样板...