封头调研报告

化工设备封头的调研报告

Lixi091

摘要： 封头是石油化工、原子能到食品制药诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件。封头是压力容器上的端盖，是压力容器的一个主要承压部件。封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。本文主要通过封头的介绍、封头类型的具体特点、适用场合的选用、封头的冲压及旋压加工方法的论述。 Abstract：Is the head of the petroleum chemical industry, atomic energy food pharmaceutical industries pressure vessel equipment in an important and indispensable component. Is the head of the pressure vessel pressure vessel end cover, is one of the main pressure parts. The quality of the head is directly related to the long-term safe operation of pressure vessel. This article mainly through the head, head of the specific characteristics of the type, application selection, head of the pressing and spinning processing method discussion.

关键词： 封头 加工 生产厂家 封头的类型

Key word：Head Processing Manufacturer Head type 1. 封头的介绍

封头作为常压及承压容器中不可或缺的零部件，广泛用于制药、食品、化工、生物、水处理、环保、电力、锅炉压力容器等领域。它与筒体连接一起就构成了设备的壳体。 1.2 用途

封头是压力容器的重要受压元件之一，它不但直接影响容器的制造质量和成本，而且影响生产装置的安全长期运行。例如有反应压力容器，换热压力容器，分离压力容器，储存压力容器等。 1.3封头的类型

封头种类繁多，按用途可分为承压封头和常压封头，按形状可分为椭圆封头，蝶形封头，球冠形封头，球形封头，弓形封头，平底形封头，锥形封头等。而椭圆封头根据内径，外径又可以分为EHA和EHB，蝶形封头根据内总高的算法不同，分为DHA和DHB。 1.3.1椭圆形封头

椭圆形封头又名为椭圆型封头、椭圆封头,就是由旋转椭圆球面和圆筒形直段两部分组成的封头。旋转椭圆球面母线的长、短轴之比为2.0的椭圆形封头，习惯上称为标准椭圆形封头。椭圆形封头的力学性能仅次于半球形封头，但优于碟形封头。由于椭圆形封头的深度介于半球形和碟形封头之间，对冲压设备及模具的要求、制造难度亦介于两者之间，即比半球形封头容易，比碟形封头困难。

1

椭圆形封头因综合性能较好，被广泛用于中低压容器。近年来由于采用旋压制遣工艺，为制造大直径椭圆形封头带来了方便。

1.3.1.1适用场合

椭圆封头是应用最广与筒体等厚度焊接受力仅次于半球形。椭圆形封头一般中、低压容器。 1.3.2半球形封头

球形封头也称为球型封头,就是以球壳的球冠部分所形成的封头,有半球形封头和无折边球性封头两类。压力容器多采用半球形封头作为端封头,其优点是在同样容积下表面积最小,相同承压条件下需要的厚度最薄,从节省材料和强度上看,是最合理的。无折边球形封头与简体用角焊缝连接，常用作容器中两独立受压室的中间封头,也可作端封头。

1.3.2.1适用场合

球形封头相比于其它类型封头受力要好。相同情况下，壁厚最小，但制造困难。半球形封头常用在高压容器上。 1.3.3蝶形封头

碟形封头又称蝶形封头,碟型封头,蝶型封头,带折边球形封头。由一个球面、一个某一高度的圆筒直边和连接以上两个部分的曲率半径大大小于球面半径的过渡部分组成。蝶形封头为一个连续曲面，在三部分连接处，经线曲率半径有突

2

变，与椭圆形封头相比，应力分布不如其均匀，但加工较之容易。

1.3.3.1适用场合

蝶形封头的主要优点是制造容易，可以模压成型，有时也可以人工锻打成型。一般在制造条件许可的情况下，用椭圆型封头代替蝶形封头。 1.3.4球冠形封头

为了进一步降低凸形封头的高度，将蝶形封头的直边及过渡圆弧部分去掉，只留下球面部分，即构成了球冠形封头。

1.3.4.1适用场合

这种封头可直接焊接在筒体上，因而结构简单、制造方便，常用作容器中两独立受压室的中间封头，也可用作端盖。 1.3.5平底形封头

平底形封头又称平盖，也是化工设备常用的一种封头。平底形封头的几何形状有圆形、椭圆形、长圆形、矩形等，最常用的是圆形平底形封头。圆形板作为承受介质的压力时，在板内将产生两向弯曲应力，因而它所需要的壁厚将比同直径筒体的壁厚大很多，比其它任何封头所需要的厚度都大。同时，在封头与筒体连接处会产生很大的边缘应力。因此，承压设备的封头一般都不采用平板，尤其

3

是直径较大的容器更不适合采用平底形封头。

1.3.5.1适用场合

由于平底形封头结构简单、制造方便，故压力容器上常需要拆卸的人孔和手孔的盖板，某些换热器的端盖，设备检修期封闭接管用的盲板等都用平底形封头。此外，高压容器中，凸形封头制造困难，也可采用平底形封头。 1.3.6锥形封头

锥形封头也称锥壳，是一种经冲压热成型，外形像锥体的封头。它一般分为有折边锥形封头和无折边锥形封头，由于锥形封头的形状并不复杂，所以锥形封头的制造较为简单。它具有一个特殊的参数就是锥角。锥形封头具有便于收集和写出含固体物料的优点。

1.3.6.1适用场合

锥形封头常用于各种压力容器和压力管道中，一般适用于常压设备，也常用于两段直径不等的筒体的连接过渡体。 2．封头的加工 2.1封头制造工艺规程

4

1．封头的制造验收应符合《钢制压力容器用封头》、GB150-1998《钢制压力容器》和《固定式压力容器安全技术监察规程》等的规定，并遵守本工艺规程。

2．本守则主要适用于椭圆形封头的制造。

3．封头的备料、下料应遵照《下料工艺规程》的规定，封头的毛坯厚度应考虑工艺减薄量，以确保封头成形后的实测最小厚度符合规定。

4．封头成形前应检查所准备的材料是否符合图样及工艺的要求，没有移植的材料不得成形，拼接接头不合格的不得成形。

5．封头拼接时应符合JB/T4746-2002，6.2.3～6.2.10条的规定. 6．成形前应将毛坯边缘的气割熔渣或剪切毛刺清除干净。如是拼接件，应将坯料两面的焊缝打磨平整、光滑。在封头公称直径DN-100的中心圆以外部分，更应严格保证两面的焊缝打磨至母材表面相平。

7．封头压制前应由质控部验收,对已完工序检查合格后，方能转入对外加工制造封头，同时提供技术要求。

8．对于某些重要用途的不锈钢封头，如承受尿素、醋酸（含其它微元酸）等介质和要求通过沸腾硝酸法晶间腐蚀试验时，应采取旋压方式，应多次成形较妥。

9．封头压制完后，如材料代号已辨认不清或是标记在内表面的，应在外表面重新标记，并标明公称直径及厚度。 10. 封头的制造公差：

10.1钢制椭圆形封头主要尺寸允差按以下规定：

（1） 椭圆形、碟形、折边锥形封头的直边倾斜度确定方法见图，倾斜度以符合下表为合格。测量封头直边倾斜度时，不应计入直边增厚部分。

表1

直边高度h 25 40 其它

倾 斜 度 向外 ≤1.5 ≤2.5 6％h，且不大于5 5

向内 ≤1.0 ≤1.5 4％h，且不大于3

（2） 封头与筒体对接是以外圆周长还是以内直径为准，按图纸确定。外圆周长公差与内直径公差符合表2、表3要求：

（3）以外圆周长为对接基准的封头切边后，实测外圆周长，外圆周长公差应符合表2的要求。外圆周长的设计值为：π×Do或π(δs×2＋Di）,其中π取3.1416

公称直径DN 300≤DN＜600 表2 钢材厚度 2≤δs＜4 4≤δs＜6 6≤δs＜16 4≤δs＜6 600≤DN＜1000 6≤δs＜10 10≤δs＜22 6≤δs＜10 1000≤DN＜1600 10≤δs＜22 22≤δs＜40 6≤δs＜10 1600≤DN＜3000 10≤δs＜22 22≤δs＜60 3000≤DN＜4000 4000≤DN＜5000 5000≤DN＜6000 10≤δs＜22 22≤δs＜60 12≤δs＜22 22≤δs＜60 22≤δs＜60 外圆周长公差 -4～+4 -6～+6 -6～+6 -6～+6 -9～+9 -9～+12 -9～+9 -9～+12 -12～+18 -9～+9 -9～+12 -12～+18 -9～+12 -12～+18 -9～+12 -12～+18 -12～+18 （4）以内直径为对接基准的封头切边后，在直边部分实测距离分布的四个内直径，取其平均值。内直径公差应符合表3的要求

（5）封头切边后，在直边部分实测等距离分布的四个内直径，以实测最大值与最小值作为圆度公差，圆度公差应不大于0.5%Di,且不大于25mm；当δs/ Di＜0.005，且δs＜12mm时，应不大于0.8% Di，且不大于25mm。

（6）封头切边后，封头总深度（封头总高度）公差为（-0.2～0.6）% Di。 （7）用弦长相当于封头内直径的间隙样板，检查封头内表面的形状公差，避开焊缝进行测量，要求样板与封头内表面最大间隙：外凸不得大于1.25% Di；内凹不得大于0.625% Di；

（8）椭圆形、碟形与折边锥形封头的直边部分不得存在纵向皱折，封头切边后，测量直边高度，当封头公称直径DN≤2000mm时，直边高度宜为25mm；当封头公称直径DN＞2000mm时，直边高度宜为40mm。直边高度公差为（-5～10）%h。 表3

6

公称直径DN 300≤DN＜600 钢材厚度 2≤δs＜4 4≤δs＜6 6≤δs＜16 4≤δs＜6 内直径公差 -1.5～+1.5 -2～+2 -3～+3 -2～+2 -3～+3 -3～+4 -3～+3 -3～+4 -4～+6 -3～+3 -3～+4 -4～+6 -3～+4 -4～+6 -3～+4 -4～+6 -4～+6 600≤DN＜1000 6≤δs＜10 10≤δs＜22 6≤δs＜10 1000≤DN＜1600 10≤δs＜22 22≤δs＜40 6≤δs＜10 1600≤DN＜3000 10≤δs＜22 22≤δs＜60 10≤δs＜22 22≤δs＜60 12≤δs＜22 22≤δs＜60 22≤δs＜60 3000≤DN＜4000 4000≤DN＜5000 5000≤DN＜6000 （9）对于按规则设计的封头，成形封头实测的最小厚度不得小于封头名义厚度减去钢板负偏差C1，但当设计图样标注了封头成形后的最小厚度，可按实测的最小厚度不小于图样标注的最小厚度验收。对于按分析设计的封头，实测的最小厚度不得小于封头设计厚度。 2.2封头的加工方法

依据封头的类型、规格、材质，可采用整体板或拼板经冷冲压、热冲压、冷旋压、热旋压、冷卷、热卷等方法加工；也可分离成形后再拼焊成封头。以下是主要介绍冲压和旋压两种加工方法。 2.2.1冲压

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。

冲压的坯料主要是热轧和冷轧的刚板和钢带。冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接 受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产 技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲 压和冷冲压。前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。它是金属塑性加工（或压力加工）的主 要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或 非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就

7

难以进行；没有先进的冲模，先进的冲 压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

2.2.2冲压的优点

与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：

（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数 为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且 每次冲压行程就可能得到一个冲件。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏 冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热 设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

由于冲压具有如此优越性，冲压加工在国民经济各个领域应用范围相 当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益的。 2.2.3冲压的缺点

冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪 音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并 不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压 设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术 的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的得到 解决。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、 冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 2.2.4旋压

8

旋压是一种成形金属空心回转体件的工艺方法。在坯料随模具旋转或旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与坯料相对进给从而使坯料受压并产 生连续、逐点的变形。包含普通旋压和变薄旋压(即强力旋压)。旋压原理 旋压是板坯与芯模共同旋转，由辊轮进给并施加压力，使板坯紧贴芯模逐点局部变形的冲压成形工艺。旋压可制造各种轴对称旋转体零件，如扬声器、弹体、高压容器封头、铜锣；也可用于气瓶 收口、筒坯成形等。旋压的特点是：用很小的变形力可成形很大的工件； 使用设备比较简单，中小尺寸的薄板件可用普通车床旋压；模具简单，只 需要一块芯模，材质要求低。旋压适用于小批生产,因其只能加工旋转体零 件,局限性较大，生产率低。旋压可用专门机械，采用仿形旋压和数字控制旋压。在旋压成形的同时使板厚减薄的工艺称为变薄旋压,又称强力旋压,多用于加工锥形件、薄壁的管形件等，也可用以旋压大直径的深筒，再剖开后制成平板。旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。在旋 轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面，并紧贴于模具，完成零件的旋压加工。 2.2.5 旋压的优点

旋压加工的优点是设备和模具都比较简单（没有专用的旋压机时可用车床代替），除可成形如圆筒形、锥形、抛物面形成或其它各种曲线构成 的旋转体外，还可加工相当复杂形状的旋转体零件。缺点是生产率较低， 劳动强度较大，比较适用于试制和小批量生产。 随着飞机、火箭和导弹的生产需要，在普通旋压的基础上，又发展了 变薄旋压（也称强力旋压）。 旋压的缺点。 2.2.6 旋压的缺点

旋压的主要缺点是成本相对较高、工序相对复杂。 2.3封头的选用

封头的选用要从以下四个方面去考虑。 1.用户要求。

2.化工工艺要求:a.固体工质的立式容器多选用锥形封头，利于工质的流动排出。液态工质多选用椭圆封头或球形封头b.搅拌压力容器要根据浆叶的形状和工质的流动形式来确定封头的形状。

3.依据压力而定。中低压的压力容器多选用椭圆封头。高压和超高压的压力容器多选用球形封头。

4.从考虑受力情况分析确定。如在椭圆封头的应力过渡区上开较大的开孔时，而局部的应力过大，也可考虑用球形封头。

还有一种极少发生的情况。就是受安装位置的限制，必须采用某种封头形式。

3 生产厂家及封头价格

3.1国内一些生产厂家

9

国内封头制造厂家很多，每个公司生产的封头种类都比较齐全。以下是一些生产封头的公司：

河北封头

河南省巨强封头制造有限公司 新乡市光大机械有限公司 河南神州重型封头有限公司 上海浦东新华化工机械有限公司

武汉市林美封头制造有限公司 北京顺大封头制造厂 3.2封头价格

现将北京顺大封头制造厂的封头价格列出如下： 公称直径（mm） 200 300 350 400 450 500 550 600 700 750 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1450 1500 1600 1700 1800 1900

单件价格（元） 23 38 45 52 61 66 76 85 104 114 137 152 171 209 237 294 332 361 380 465 532 570 680 10

批量价格（元） 18 33 40 47 57 60 68 76 96 104 130 142 161 199 228 285 304 332 361 456 522 551 660

2000 2150 2200 2400 2450 2500 2600 2800 3000 3200 3400 4 总结

788 802 855 1045 1140 1235 1425 1625 2090 2850 3990 768 772 836 950 1045 1140 1330 1520 1995 2755 3800 通过对封头的类型、结构特点、加工方法、选用原则以及生产厂家的调研，初步了解了封头的有关知识。随着我国国民经济的持续快速发展，各行业装备对超大型封头产品的需求将不断加大。炼油、化工、冶金、电力等行业的生产企业通常要使用各种圆型塔容器，圆型罐体或塔容器两头半圆的部位就是封头。封头是压力容器的主要受压部件，作用重大。压力容器加工制造企业通常以封头作为评判产品质量的依据。封头的进一步开发与研究对国民经济发展有着重大意义。 5 参考文献

[1] 巨勇智，靳士兰.过程设备机械基础.北京，国防工业出版社.2005. [2] 陈志平，曹志锡，潘浓芬.过程设备设计与选型基础.杭州.浙江大学出版社.2005.

[3] 孔令伟.钢制压力容器椭圆封头的加工.集装箱化.2004.

[4] 《钢制压力容器用封头》（JB/T4647-2002）. [5] 周大军主编.化工工艺制图.北京：化学工业出版社，2005.

11

2000 2150 2200 2400 2450 2500 2600 2800 3000 3200 3400 4 总结

788 802 855 1045 1140 1235 1425 1625 2090 2850 3990 768 772 836 950 1045 1140 1330 1520 1995 2755 3800 通过对封头的类型、结构特点、加工方法、选用原则以及生产厂家的调研，初步了解了封头的有关知识。随着我国国民经济的持续快速发展，各行业装备对超大型封头产品的需求将不断加大。炼油、化工、冶金、电力等行业的生产企业通常要使用各种圆型塔容器，圆型罐体或塔容器两头半圆的部位就是封头。封头是压力容器的主要受压部件，作用重大。压力容器加工制造企业通常以封头作为评判产品质量的依据。封头的进一步开发与研究对国民经济发展有着重大意义。 5 参考文献

[1] 巨勇智，靳士兰.过程设备机械基础.北京，国防工业出版社.2005. [2] 陈志平，曹志锡，潘浓芬.过程设备设计与选型基础.杭州.浙江大学出版社.2005.

[3] 孔令伟.钢制压力容器椭圆封头的加工.集装箱化.2004.

[4] 《钢制压力容器用封头》（JB/T4647-2002）. [5] 周大军主编.化工工艺制图.北京：化学工业出版社，2005.

11

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v9w6.html