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【正文】 所以在計算中必須考慮應力增強影響，在標準中，對橢圓形封頭厚度計算公式進行適當修正，即δ=式中K——橢圓形封頭形狀系數K=[2+（）2]對標準橢圓形封頭的系數K=1橢圓形封頭的最大允許工作壓力 [Pw]= MPa 從橢圓形殼體應力分析中知道殼體赤道處可能出現周向壓應力，為了使這部分殼體不致于失穩，對于K≤1的橢圓形封頭，%。K%Di。 碟形封頭 碟形封頭是由三部分組成。第一部分是以半徑為Ri的球面部分，第二部分是以半徑為Di/2的圓形部分，第三部分是連接這兩部分的過渡區，其曲率半徑為r。Ri與r均以內表面為基準。 b r a Ri由于第一部分與第三部分是兩個不同的曲面，故在交點ｂ處曲率半徑有一個突然的變化，在b點處不僅由內壓引起的拉應力，還有邊緣力矩引起的邊緣彎曲應力；在過渡區和圓筒部分交界點a處也有緣應力存在，其邊緣應力的大小與Di/r有關。當r/Di之比值愈小，即曲率變化愈厲害，則邊緣應力愈大。標準規定碟形封頭球面部分的半徑應不大于封頭的內直徑。通常取Ri=（）Di，這樣碟形封頭球面部分的應力與圓筒周向應力σθ相近。即球面部分的厚度與圓筒厚度相近，便于制造。同時還規定碟形封頭過渡區半徑r不小于封頭內直徑的10%，這樣就控制r/DI的大小，也就控制了邊緣應力大小。為了計算方便以球頂部分應力為基礎，乘以折邊部分的形狀系數M，得出碟形封頭的強度計算公式。σ=MPR/2δ考慮焊接接頭系數φ，并用R=Ri+δ代入上式，簡化后得δ=式中M——碟形封頭形狀系數M=(3+)碟形封頭的最大允許工作壓力 [Pw]= 從橢圓形殼體應力分析中知道殼體邊緣到交點b可能出現周向壓應力，為了使這部分殼體不致于失穩，對于M≤(Ri=、r=)的碟形封頭，%。M%Di。球冠形封頭 由于無過渡區，在連接邊緣有較大邊緣應力，要求封頭與筒體聯接處采用全焊頭結構，計算公式以圓筒公式為基礎，計入球殼與筒體聯接處的局部應力。 δ=系數Q根據Ri/Di Pc/[σ]tφ來查取錐形封頭錐形封頭有軸對稱的無折邊錐封頭和折邊錐形封頭以及非軸對稱的無折邊斜形封頭。對于軸對稱的錐形封頭大端當錐殼半頂角α≤30℃時，可以采用無折邊結構；當α＞30℃時，應采用帶過渡段的折邊結構。帶折邊的錐形封頭由三部分組成，即錐形部分、半徑為r或rs的圓弧過渡部分和圓筒部分。過渡部分是為了降低邊緣應力直邊部分是為了避免邊緣應力疊加在封頭和筒體的連接焊縫上(與碟形封頭各部分作用類似)1） 軸對稱內壓無折邊錐形封頭根據第一強度理論得 σ1=σθ=?≤[σ]t將D=Di+δ代入上式，并考慮焊縫系數φ和壁厚附加量C，并經簡化得出錐形封頭的厚度計算公式δ=式中DC——錐體大端直徑。當錐體由同一半頂角的幾個不同厚度的錐體段組成時，式中DC分別為各錐體段大端直徑。上式無折邊封頭適用于α≤30℃時，如按式算得的厚度很薄時，容易發生彎曲，這時壁厚需要適當加強，加強條件是根據連接邊緣的附加應力（二次應力）加薄膜應力≤3[σ]t，按此條件求得的P、[σ]t及α之間關系，可繪制成曲線。當無折邊封頭α＞30℃時，邊緣彎曲應力較大，錐體與筒體連接處應考慮另行加強或采用有折邊錐形封頭。根據圖 坐標點（P/[σ]tφ，α）位于圖中曲線上方，則無需加強，壁厚仍按式計算，若坐標點（P/[σ]tφ，α）位于圖中曲線下方時，則需要增加厚度予以加強。則應在錐形封頭與圓筒之間設置加強段，其加強段應與圓筒加強段具有相同的厚度。δr = 式中Q——應力增值系數。在任何情況下，加強段的厚度不得小于相連接的錐形封頭厚度。其長度應不小于；圓筒加強段的長度應不小于2 。 由于錐殼應力自錐項至錐底不一樣，小端的應力小，大端應力大。因此，在設計時兩端壁厚可以不一樣、根據以上方法同樣可以得出小端連接處的厚度計算公式及判別是否需要加強的曲線。無需加強的錐殼計算厚度δ= mm式中Dis——為錐體小端內直徑以α和P/[σ]tφ值查圖，當其交點位于曲線之下時需要加強，加強后的壁厚按下式計算δr = mm在任何情況下，錐殼小端加強段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度，錐殼加強的長度L1應不小于；圓筒加強段的長度L應不小于 。 若考慮無折邊錐形封頭只由一種厚度組成時，則應上述大端或大、小端同時具有加強段時，以及錐殼三部計算出的厚度最大值作為無折邊錐形封頭厚度。2）軸對稱內壓折邊錐形封頭。 無折邊錐形封頭在與圓筒連接處存在著較大的應力集中，故當壓力比較大且α≤30℃時，采用帶折邊封頭可以克服上述缺點。大端折邊錐體封頭的過渡段轉角半徑r應不小于封頭大端內徑Di≥且不小于該過渡段厚度的3倍，即r≥ Di且r≥3δ.大端折邊錐形封頭的過渡段轉角半徑rs應不小于封頭大端內徑Dis的5%,且不小于該過渡段厚度的3倍。大端折邊錐形封頭厚度計算應包括兩部分（1） 過渡段壁厚 δ = 式中:K——系數，根據α、r/Di查GB150表74。（2） 與過渡段相接處的錐殼厚度 δ = mm式中：f——系數，f= 值由表75查取。當錐殼半項角α＞45176。小端過渡段厚度仍按上述小端過渡段厚度式確定，但式中Q值由圖715查取。與過渡相接的錐殼和圓筒的加強段厚度應與過渡段厚度δγ相同。錐殼加強段的長度應不小于 ；圓筒加強段的長度應不小于 。 在任何情況下，加強段的厚度不得小于與其連接處的錐殼厚度。若考慮只由一種厚度組成時，則應取上述各部分厚度中的最大值作為折邊錐形封頭的厚度。無折邊斜錐殼體在內壓作用下，受力情況較復雜系屬非軸對稱問題，工程上仍可采用無折邊錐形封頭的厚度公式。其中應為較大的側斜角。受壓斜錐殼的強度計算見化工部頒發的HG205821998《鋼制化工容器強度計算規定》。平蓋平蓋結構簡單，制造方便小直徑較小的高壓容器對小直徑的常壓容器，一般也采用平蓋。平板封頭的厚度是以薄板理論為基礎。應力最大值的大小及其所處位置視壓力作用面積的大小及周邊固定情況（剛性固定和簡支）而定。實際上平蓋的支承情況往往介于剛性固定和簡支之間。因此工程計算中都采用薄板理論為基礎的經驗公式。 σmax σmaxσmax =≤ [σ]t σmax =≤ 3[σ]t σmax =KPD2/δ2≤ [σ]tφδp= mm式中Dc——平蓋計算直徑。K——結構特征系數。當預緊時[σ]t取常溫時的許用應力 各種封頭計算厚度、最大允許工作壓力計算公式計算厚度δ 最大允許工作壓力[Pw]MPa增強系數半球形1橢圓形標準封頭K=1碟形 標準封頭M=球冠形Ri/Di及p/[σ]t得Q值無折邊錐形α錐殼半錐角折邊錐形過渡段：按JB473895及JB473995r/DI=由GB150 表54α=45176。K=α=30176。K=過渡段相接處的錐殼： 由GB150表55α=45176。 f=α=30176。f= 平蓋δp= GB150表77K=~常用的K=如果以圓筒的設計公式為基準，直徑為1000mm，材料為Q235－A，℃，（為‘1’），則與其相配的各種封頭按上表計算從小到大排列有：（）；橢圓形（標準）（為1）；碟形（標準）（）；無折邊錐形（Ri/DI=）()；無折邊錐形（900）（）； （600）（）；折邊錐形 （900）（）六、 外壓圓筒和球殼1．外壓圓筒的穩定性承受外壓的圓筒，強度計算方法與受內壓時相同，其周向力應力值為軸向應力的兩倍，圓筒壁中產生的是壓縮應力，而絕對值大小一樣。這種壓應力如果達到材料的屈服極限或強度極限時，將和承受內壓圓筒一樣導致強度破壞。然而這種現象極為少見。通常外壓圓筒壁內的壓縮應力還遠小于材料的屈服限時，筒體突然失去原來的形狀被壓癟或發生褶縐而失效（如圖），在圓筒橫斷面上呈現有規則的永久性波形，其波形數 n可為4…。在外壓作用下，筒體、球殼或封頭突然發生失去原來形狀的現象稱之為失穩。外壓容器穩定性是設計中主要考慮的問題。外壓圓筒失穩以前，筒壁中只是單純的壓應力狀態。在失穩時，伴隨著突然變形，在筒內產生了以彎曲應力為的復雜的附加應力，這種變形與附加應力一直迅速發展到圓筒被壓癟。由此可見，外壓容器的失穩，實質上是容器從一種平衡狀態（形狀及應力狀態）向另一種新的平衡狀態的突變。穩定安全系數m長、短圓筒的臨界壓力公式，是按理想狀態（無初始不圓度）求得的。但實際上的圓筒有幾何尺寸及形狀誤差，還有焊接結構形式等影響，這都會直接影響計算臨界壓力的準確性，此外，生產過程中操作壓力的波動，使筒體實際外壓力增高，并可能超過計算的臨界壓力值。為保證安全，必須使許用外壓力低于臨界外壓力，即[P]=Pcr/m式中穩定安全系數m=3（圓筒體） 圓筒的臨界壓力及其計算1） 臨界壓力及影響因素受外壓作用的容器， 當外壓力低于某一特定的值時，殼體亦能發生變形，但當壓力卸除后殼體可恢復原來的形狀，這時殼體變形屬于彈性變形范圍。當外壓力繼續增加到某一特定值，產生了不能恢復的永久變形，即失去了原來的穩定性。容器失穩時的壓力稱臨界壓力，以Pcr表示。容器在Pcr作用下容器壁內應力稱臨界應力。臨界壓力值受若干因素影響，如受容器筒體幾何尺寸及幾何形狀的影響，除此之外，載荷的均勻和對稱性、筒體材料及邊界條件等也有一定影響。a. 影響因素δ/D 兩個圓筒形外壓容器，當其他條件（材料、直徑D、長度L）一定，而厚度不同時，當L/D相同，δ/D大者臨界壓力高，其原因是筒壁較厚抗彎曲的能力強；b. 影響因素L/D 當δ/D相同，而長度L不同，L/D小者臨界壓力高，其原因是筒身較短圓筒的封頭對筒壁起著一定支撐作用。筒體的幾何形狀（如不圓度）誤差會降低筒壁臨界壓力，加速筒體的失穩。不圓度定義為e=DmaxDmin，式中Dmax、Dmin分別為筒體直徑的最大值和最小值。筒體材料的彈性模數E值大，抵抗變形能力強，臨界壓力就高。由于各種鋼材E值相差較小，若選用高強度鋼代替一般碳素鋼制造外壓容器，并不能明顯地提高筒體的臨界壓力，卻使容器成本提高，因而是不恰當的。要提高容器的臨界壓力，即增加穩定性，只有從幾何尺寸上來考慮。2） 長圓筒、短圓筒及剛性圓筒承受外壓的圓筒形殼體，按不同的幾何尺寸失穩時的不同形式（波形數不同），將圓筒分為長圓筒、短圓筒及剛性圓筒等三種。長圓筒是指筒體的L/D值較大，筒體兩端邊界的支撐作用可以忽略，筒體失穩時Pcr僅與δ/D有關，而與L/D無關。長圓筒失穩時波形數n為2。短圓筒是指筒體兩端邊界的支撐作用不可忽略，筒體失穩時Pcr與L/D及δ/D均有關。短圓筒失穩時波形數n＞2的整數。剛性圓筒是指L/D較小，而δ/D較大，筒體的剛性較好，破壞的原因是圓筒壁內的壓縮應力超過了材料的屈服限，并非是發生了失穩。對剛性圓筒只考慮強度要求。由上所述，圓筒的“長”和“短”是指相對于直徑來說的。長、短圓筒以及剛性圓筒的臨界壓力是各不相同的，有其各自的計算方法。3） 圓筒體臨界壓力的計算 長圓筒臨界壓力Pcr=( E——圓筒材料在設計溫度下的彈性模數由上式可見，長圓筒臨界壓力僅與筒體δe/D及E有關。式僅限于彈性范圍內使用，即失穩時應力應低于屈服強度。 短圓筒臨界壓力Pcr= 剛性圓筒由臨界壓力引起的臨界應力為Qcr= PcrD/2δe 外壓短而厚的剛性圓筒，其破壞是由于圓筒壁的壓縮應力超過材料設計溫度下的屈服極限，不存在穩定性問題。強度校核公式為σ=≤[σ]t 式中 φ——焊接接頭系數，外壓圓筒取=1； 長、短及剛性圓筒都是承受橫向均勻外壓力的情況。因容器均有封頭，所以除受橫向外壓力外，同時還受有軸向壓力，但軸向壓縮對筒體失穩影響很小，工程上僅按承受橫向均勻外壓計算臨界壓力（室外高塔設計除外）。4） 圓筒的臨界長度 從前面已知，長短圓筒的區別是受端蓋支撐的影響。當δe /D相同時，短圓筒的臨界壓力較稱圓筒大，隨著短圓筒長度的增加，端蓋對筒體支撐作用減弱，當短圓筒的長度增大到某一值時，端蓋對筒體的支撐作用完全消失，這時短圓筒的臨界壓力與長圓筒臨界壓力相等，該短圓筒的長度稱為臨界長度，用Lcr表示。( = 得 Lcr= √D/δe 臨界長度是長、短圓筒 的分界線，也是計算臨界壓力選擇公式的的依據。當實際圓筒計算長度L＞Lcr屬長圓筒，若L＜Lcr則屬短圓筒。外壓圓筒的計算與δe /D0（D0為圓筒外直徑）有關。δe /D0≥，筒壁應力達屈服極限前不可能被壓癟，此條件下任何δe /D0值均按剛性圓筒計算。5）計算長度圓筒的計算長度指筒體外部或內部兩剛性構件之間的最大距離，筒體外部焊接的角鋼加強圈，筒體內部擋板或塔盤均可視為剛性構件；在兩個剛性構件中，其中一個是凸型封頭時，取計算長度L=L’+h+hi（hi為凸型封頭凸面高度），凸型封頭剛性大對圓筒體有一定支撐作用，可以提高臨界壓力。在較薄板制造的筒體上焊接一定數量的加強圈，可使計算長度L降低，提高臨界壓力。外壓圓筒的計算圖算法進行設計。由臨界壓力計算式并以圓筒外徑D0代替D可得 長圓筒臨界壓力