封头，法兰直边的计算

设计人员是否注意到封头的直边也是需要计算的呢？

封头直边计算公式等于筒体的计算公式。这在ASME UG32（l）中有明确规定，的确，当封头最小厚度远小于筒体最小计算厚度时，计算封头的直边是非常有必要的，避免直边的一次薄膜应力过大。

在GB150和ASME中都对封头和筒体连接的焊接节点进行规定，详见如下图：

这些规定的共同点是什么呢？怎么记忆这些规定呢？

从原理上来说：

第一点：1:3削边，降低结构不连续性，减少应力集中。

第二点是：封头弧段和筒体直段要有“材料”。有材料的意思是，材料只能多，不能少。以切线为界，弧段和直段的计算公式分别是封头公式和筒体公式。两个公式的值都保证了，是局部薄膜应力不超标的基础。注意观察上图，在连接处弧段厚度都是增厚的。而在直段处筒体厚度要么不变，要么增厚。

作者曾经对削边和“材料”进行过plane82单元，轴对称模型的有限元分析，只要满足了这两点。结构的强度就能够保证。

当然这一点如果采用ASME设计，PVElite的软件已经对封头直边进行了校核。SW6并没有这方面的校核。当出现特殊情况的，设计者要避免出现错误。

从第二点我们在压力容器的管板设计中要注意这么一种情况，以下是一个项目中的真实案例：

筒体是碳钢板材，管板是碳钢锻件+不锈钢复层。由于板材的许用应力较高，锻件许用应力较低，其凸肩直边段按照筒体计算公式会比筒体要厚。所以设计时将凸肩的厚度增厚了。

当不锈钢管板和碳钢筒体相连的时候，也有这个问题，需要注意复核直边段强度。

在计算WN法兰时，也会出现需要校核WN法兰的直边段的强度问题。

Waters法没有考虑小端的薄膜应力，而是将其转化成总弯矩来校核法兰强度。但是薄膜应力是真实存在的，直边段应该也要符合筒体厚度计算公式。

在计算一些非标的法兰时，容易出现直边段厚度不够的问题。

在SW6的计算中，往往不能体现直边段的计算，所以需要设计人员自己有意识的去考虑。

有很多计算，在常规的SW6的计算书中是无法反应的。

高压的接管开孔补强，一般输入的厚度为加强锻件的厚度。锻件和法兰对接部分的厚度tn是不反应在计算书中的。这就让很多朋友认为厚度够了。而实际上应该用筒体内压计算公式来校核一下tn的厚度，是否合格。

原先有高压的反应器，腐蚀厚度6mm，设备管口锻件补强，采用SCH160的厚度。SW6计算都合格，但是单独考虑tn的计算时，很多接管厚度都不够。

总结：

类筒体的对接部件，一定要注意一次薄膜应力的校核。