封頭

封頭是指用以封閉容器端部使其內外介質隔離的元件，又稱端蓋。圓筒形容器的封頭一般都是迥轉殼體。按封頭表面的形狀可分為凸形、錐形、平板形和組合形。凸形封頭是指外表面形狀為凸面的封頭，如半球形、橢圓形、碟形和無折邊球形封頭等。有的氣瓶採用凸面向內的組合形底封頭，既可保證強度，又能滿足安全使用的需求。

基本介紹

• 中文名：封頭
• 外文名：Cap
• 簡介：封頭屬壓力容器中鍋爐部件的一種
• 分類：球形、橢圓形、碟形、錐形

簡介

定義

封頭是容器的一個部件，是以焊接方式連線筒體。（如下圖）根據幾何形狀的不同，可分為球形、橢圓形、碟形、球冠形、錐殼和平蓋等幾種，其中球形 、橢圓形、碟形、球冠型封頭又統稱為凸形封頭。在焊接上分為對焊封頭，承插焊封頭。用於各種容器設備，如儲罐、換熱器、塔、反應釜、鍋爐和分離設備等。材質有碳鋼（A3、20#、Q235、Q345B、16Mn等）、不鏽鋼（304、321、304L、316、316L等）、合金鋼（15Mo3 15CrMoV 35CrMoV 45CrMo ）、鋁、鈦、銅、鎳及鎳合金等。

執行標準

封頭的執行標準：

壓力容器封頭GB/T25198-2010

管路標準

GB/T12459-2005

GB/T13401-2005

電力標準

DL/T695-1999

D-GD87-0607

石化標準

SH3408-1996

SH3409-1996

合金半球型封頭

大型封頭

不鏽鋼封頭

球冠形封頭

碟形封頭

球形封頭

用途

封頭是石油化工、原子能到食品製藥諸多行業壓力容器設備中不可缺少的重要部件。

● 封頭是壓力容器上的端蓋，是壓力容器的一個主要承壓部件。所起的作用是密封作用。一是做成了罐形壓力容器的上下底，二是管道到頭了，不準備再向前延伸了，那就用一個封頭在把管子用焊接的形式密封住。和封頭的作用差不多的的產品有盲板和管帽，不過那兩種產品是可以拆卸的。而封頭焊好了之後是不可以再拆卸的。 與之配套的管件有壓力容器、管道、法蘭盤、彎頭、三通、四通等產品。

●封頭的品質直接關係到壓力容器的長期安全可靠運行。

不鏽鋼拋光封頭

封頭在壓力容器上的使用示意圖

其它

GB150-1998厚度的定義

(1) 計算厚度δ

是按各章公式計算得到的厚度。需要時，尚應計入其他載荷所需厚度。

(2) 設計厚度δd

是計算厚度δ與腐蝕裕量C2之和。

(3) 名義厚度δn

是設計厚度δd加上鋼材厚度負偏差C1後向上圓整至鋼材標準規格的厚度。即標註在圖樣上的厚度。

(4) 有效厚度δe

是名義厚度δn減去腐蝕裕量C2和鋼材厚度負偏差C1的厚度

(5) 各種厚度的關係如圖

(6) 投料厚度(即毛坯厚度)

根據GB150---1998第10章和各種厚度關係圖:

δs=δ +C1+C2+Δ1(厚度第一次設計圓整值)+C3(加工減薄量)+(厚度第二次製造圓整值)

基本要求

我國現有的封頭標準，是按結構型式（橢圓形、碟形、錐形）、成形方式 （衝壓、旋壓）的不同，而分別制訂的，這不僅造成不同標準封頭質量要求不完全一致的 不合理現象，同時也給標準封頭的選用、標準的修訂帶來某些困難。

第一、以往的封頭標 準都是僅與 GB150《鋼製壓力容器》配套的，即只考慮了按規則設計的封頭的製造、檢驗 與驗收要求，而我國早在1995年就完成GB150與JB4732了壓力容器基礎標準的雙軌制（ 與 《鋼製壓力容器分析設計標準》），缺少與分析設計相配套的封頭標準，不能不說是我國 壓力容器標準化工作的一大缺憾。

第二，GB150屬強制性標準，而根據GB150編制並與之配 套的封頭標準卻是指導（推薦）性的，這顯然是不合理的，也難以保證封頭這一重要受壓元件的質量。

材料分析

容器內徑Di=4000mm、計算壓力Pc=0.4MPa、設計溫度t=50℃、封頭為標準橢圓形封頭、材料為16MnR（設計溫度才材料許用應力為170MPa）、鋼材負偏差不大於0.25mm且不超過名義厚度的6%、腐蝕裕量C2=1mm、封頭拼焊的焊接接頭係數?=1。求橢圓封頭的計算厚度、設計厚度和名義厚度。

KpDi

計算厚度δ=----------------=4.73mm

2[σ]tΦ-0.5pc

計算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm

考慮標準橢圓封頭有效厚度δe應不小於封頭內徑Di的0.15%，有效厚度δe=0.15%Di=6mm

δe>δd、C1=0、C2=1、名義厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm

考慮鋼材標準規格厚度作了上浮1mm的厚度第一次設計圓整值△1=1，故取δn=8mm。

根據專業封頭製造廠技術資料Di=4000、δn=8封頭加工減薄量C3=1.5mm，經厚度第二次圓整值△2=0.5。

如要求封頭成形厚度不得小於名義厚度δn減鋼板負偏差C1，則投料厚度：

δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm，而成形後的最小厚度為8.5mm。如採用封頭成形厚度不小於設計厚度δd（應取δe值），則投料厚度：δs=δd（δe）+C3+△2=8mm，而成形後的最小厚度為6.5mm、且大於有效厚度δe、更大於設計厚度δd和計算厚度δ。

從以上可看出，兩種不同要求，使該封頭的投料厚度有2mm之差，而重量相差有300kg之多。

厚度定義

GB150及有關封頭標準的厚度定義不甚合理，主要體現在容器和封頭成形後的厚度要求上，對凸形封頭和熱捲筒的成形厚度要求不得小於名義厚度減鋼板負偏差（δn-C1），由此可能導致設計和製造兩次在設計厚度的基礎上增加厚度以保證成形厚度。為此，曾經提出了最小成形厚度的概念："熱卷圓筒或凸形封頭加工成形後需保證的厚度，其值不小於設計厚度"。也就是說設計者應在圖紙上標註名義厚度和最小成形厚度（即設計厚度δd），這樣使得製造單位可根據製造工藝和原設計的設計圓整量決定是否再加製造減薄量。這種厚度的定義和標註是截止2013年國際壓力容器界的流行方法，有其合理性，但在我國現行標準中有以下兩個問題需解決。

產地

管道裝備製造業做為鹽山的特色產業，起源於上世紀七十年代，起初只能生產簡單的彎頭、法蘭等管件，經過30多年的扶持和培育，產業規模增長了上百倍，產品體系不斷健全，發展成為涵蓋管道和管道配件的完整產業體系。2008年，鹽山的管道裝備企業總數達到986家，總資產50億元，年加工能力1000萬噸。全年管道裝備製造業完成銷售收入110億元，完成增加值25.5億元，對GDP的貢獻率達到46%；上交稅金1.8億元，對財政收入的貢獻率達到52%。國內市場占有率近40%，廣泛套用於電力、石化、油氣輸送、城市供排水等領域，秦山核電、北京核試驗快堆、三峽電站、西氣東輸等國家重點工程都大量選用我縣的產品；2006年鹽山的管道裝備製造業被河北省中小企業局命名為“河北省重點產業集群”。2007年被河北省科技廳命名為“河北省特色產業基地”，被中國設備管理協會命名為“中國管道裝備製造基地”，被中國石油和石油化工設備協會命名為“國家級特色產業集群”，被省委、省政府確定為“十大裝備製造園區”之一。2008年被中國社會科學院認定為“中國縣域產業集群競爭力100強”，被市政府納入滄港工業走廊。

管帽標準

GB/T12772-1999排水用柔性接口鑄鐵管及管件

GB/T 8803-2001 注射成型硬質聚氯乙烯(PVC-U)、氯化聚氯乙烯(PVC-C)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)和丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸鹽三元共聚物(ASA)管件熱烘箱試驗方法

GB/T 8802-2001 熱塑性塑膠管材、管件維卡軟化溫度的測定

GB/T 18251-2000 聚烯烴管材、管件和混配料中顏料或炭黑分散的測定方法

GB/T 18474-2001 交聯聚乙烯(PE-X)管材與管件交聯度的試驗方法

GB/T 18475-2001 熱塑性塑膠壓力管材和管件用材料分級和命名總體使用(設計)係數

GB/T 18742.3-2002 冷熱水用聚丙烯管道系統第3部分:管件

GB/T 18991-2003 冷熱水系統用熱塑性塑膠管材和管件

GB/T 18993.3-2003 冷熱水用氯化聚氯乙烯(PVC-C)管道系統第3部分: 管件

GB/T 18998.3-2003 工業用氯化聚氯乙烯(PVC-C)管道系統第3部分: 管件

GB/T 19228.3-2003 不鏽鋼卡壓式管件用橡膠O形密封圈

GB/T 19278-2003 熱塑性塑膠管材、管件及閥門通用術語及其定義

GB/T 19473.3-2004 冷熱水用聚丁烯(PB)管道系統第3部分:管件

GB/T 12459-2005 鋼製對焊無縫管件

GB/T 19712-2005 塑膠管材和管件聚乙烯(PE)鞍形旁通抗衝擊試驗方法

GB 15558.2-2005 燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統第2部分:管件

GB/T 13663.2-2005 給水用聚乙烯(PE)管道系統第2部分:管件

GB/T 19806-2005 塑膠管材和管件聚乙烯電熔組件的擠壓剝離試驗

GB/T 19807-2005 塑膠管材和管件聚乙烯管材和電熔管件組合試件的製備

GB/T 19808-2005 塑膠管材和管件公稱外徑大於或等於90mm的聚乙烯電熔組件的拉伸剝離試驗

GB/T 19809-2005 塑膠管材和管件聚乙烯(PE)管材/管材或管材/管件熱熔對接組件的製備

GB/T 19810-2005 聚乙烯(PE)管材和管件熱熔對接接頭拉伸強度和破壞形式的測定

GB/T 13401-2005 鋼板制對焊管件

GB/T 19993-2005 冷熱水用熱塑性塑膠管道系統管材管件組合系統熱循環試驗方法

GB/T 5836.2-2006 建築排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件

GB/T 15819-2006 灌溉用聚乙烯(PE)管材由插入式管件引起環境應力開裂敏感性的試驗方法和技術要求

GB/T 20201-2006 灌溉用聚乙烯(PE)壓力管機械連線管件

GB/T 20207.2-2006 丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）壓力管道系統第2部分：管件

GB/T 20674.2-2006 塑膠管材和管件聚乙烯系統熔接設備第2部分：電熔連線

GB/T 20674.1-2006 塑膠管材和管件聚乙烯系統熔接設備第1部分：熱熔對接

GB/T 8801-2007 硬聚氯乙烯（PVC-U）管件墜落試驗方法

GB/T 21300-2007 塑膠管材和管件不透光性的測定

GB/T 21409-2008 玻璃設備、管道和管件檢驗、安裝和使用的一般規則

GB/T 21408-2008 玻璃設備、管道和管件15mm～150mm口徑管道和管件的通用性和互換性

GB/T 14383-2008 鍛制承插焊和螺紋管件

GB/T 13295-2008 水及燃氣管道用球墨鑄鐵管、管件和附屬檔案

GB/T 6567.3-2008 技術製圖管路系統的圖形符號管件

GB/T 22051-2008 交聯聚乙烯(PE-X)管用滑緊卡套冷擴式管件

GB/T 6567.5-2008 技術製圖管路系統的圖形符號管路、管件和閥門等圖形符號的軸測圖畫法

GB/T 11618.1-2008 銅管接頭第1部分：釺焊式管件

GB/T 12772-2008 排水用柔性接口鑄鐵管、管件及附屬檔案

GB/T 3420-2008 灰口鑄鐵管件

GB/T 11618.2-2008 銅管接頭第2部分：卡壓式管件

GB/T 23241-2009 灌溉用塑膠管材和管件基本參數及技術條件

GB/T 23682-2009 製冷系統和熱泵軟管件、隔震管和膨脹接頭要求、設計與安裝

GB/T 24452-2009 建築物內排污、廢水（高、低溫）用氯化聚氯乙烯（PVC-C）管材和管件

GB/T 17457-2009 球墨鑄鐵管和管件水泥砂漿內襯

GB/T 24596-2009 球墨鑄鐵管和管件聚氨酯塗層

GB/T 24672-2009 噴灌用金屬薄壁管及管件

GB/T 5135.19-2010 自動噴水滅火系統第19部分：塑膠管道及管件

GB/T 26002-2010 燃氣輸送用不鏽鋼波紋軟管及管件

GB/T 26120-2010 低壓不鏽鋼螺紋管件

GB/T 26081-2010 污水用球墨鑄鐵管、管件和附屬檔案

GB 26255.2-2010 燃氣用聚乙烯管道系統的機械管件第2部分：公稱外徑大於63mm的管材用鋼塑轉換管件

GB 26255.1-2010 燃氣用聚乙烯管道系統的機械管件第1部分：公稱外徑不大於63mm的管材用鋼塑轉換管件

GB/T 26500-2011 氟塑膠襯裡鋼管、管件通用技術要求

GB/T 19228.2-2011 不鏽鋼卡壓式管件組件第2部分：連線用薄壁不鏽鋼管

GB/T 19228.1-2011 不鏽鋼卡壓式管件組件第1部分：卡壓式管件

GB/T 27684-2011 鈦及鈦合金無縫和焊接管件

GB/T 27891-2011 碳鋼卡壓式管件

行業標準

1）《鋼製對焊無縫管件》GB/T 12459—2005

2）《鋼板制對焊管件》GB/T 13401—2005

3）《電站鋼製對焊管件》DL/T 695—1999

SH 3408 鋼製對焊無縫管件 SH 3409 鋼板制對焊管件

SH 3410 鍛鋼製承插焊管件

HGJ514-87碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件

《壓力容器封頭》GB/T25198-2010

美國管件

ASME/ANSI B16.9 工廠製造的無縫鋼管制對焊管件

ASME/ANSI B16.11 承插焊和螺紋鍛造管件

ASME/ANSI B16.28 鋼製對焊小半徑彎頭和回頭彎

ASME B16.5 管法蘭和法蘭配件

MSS SP-43 鍛制不鏽鋼對焊管件

MSS SP-83 承插焊和螺紋活接頭

MSS SP-97 承插焊、螺紋和對焊端的整體加強式管座

ASME B16.3-1998可鍛鑄鐵螺紋管

工程設計

通用標準

1 GB13-86（97版） 室外給水設計規範

2 GB14-87（97版） 室外排水設計規範

3 GB150-1998 鋼製壓力容器

4 GB50028-1993（2002年版） 城鎮燃氣設計規範 98修訂

5 GB50030-1991 氧氣站設計規範 ×

6 GB50031-1991 乙炔站設計規範 ×

7 GB50041-1992 鍋爐房設計規範 ×

8 GB50049-1994 小型火力發電站設計規範

9 GB50156-2002 汽車加油加氣站設計與施工規範

10 GB50177-1993 氫氧氣站設計規範 ×

11 GB50195-1994 發生爐煤氣站設計規範 ×

12 GB50251-2003輸氣管道工程設計規範

13 GB50253-2003 輸油管道工程設計規範

14 GB/T50265-1997 泵站設計規範 ×

15 GB50316－2000工業金屬管道設計規範

16 GB50029-2003 壓縮空氣站設計規範

17 GB50074-2002石油庫設計規範GBJ74

18 HG20695－1987 化工管道設計規範 HGJ8

19 HG20519-1992 化工工藝設計施工圖內容和深度統一規定

20 HG20546-1992 化工裝置設備布置設計規定 *

21 HG/T20549-1998 化工裝置管道布置設計規定 *

22 HG/T20645-1998 化工裝置管道機械設計規定 *

23 HG/T20646-1999 化工裝置管道材料設計規定 *

24 HG20581-1998 鋼製化工容器材料選用規定

25 HG20582-1998 鋼製化工容器強度計算規定

26 SHJ9-89 石油化工企業燃料氣系統和可燃性氣體排放系統設計規範

27 SH3011-2000 石油化工工藝裝置設備布置設計通則

28 SH3012-2000 石油化工管道布置設計通則

29 SH/T3041-2002 石油化工管道柔性設計規範

30 SH3007-1999 石油化工企業儲運系統罐區設計規範 SHJ7

31 SH3034-1999 石油化工給水排水管道設計規範 SHJ34

32 SH3059-1994 石油化工企業管道設計器材選用通則

33 SY/T0015.1～.2-1998 原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設計規範

34 SY/T0075-2002 油罐區防火堤設計規範

34 SYJ13-86 原油長輸管道工藝及輸油站設計規範

35 SYJ14-85 原油長輸管道路線設計規範

36 SY/T0325-2001 鋼質管道穿越鐵路和公路推薦做法

37 SY/T0518-2002 油氣管道鋼製對焊管件設計規程

38 SY/T10043-2002 泄壓和減壓系統指南

39 SY/T10044-2002 煉油廠壓力泄放裝置的尺寸確定、選擇和安裝的推薦做法

40 DL5000-1994火力發電廠設計技術規範

41 DL/T5054-1996 火力發電廠汽水管道設計技術規定

42 SDGJ6-90 火力發電廠汽水管道應力計算技術規定

43 CJJ34-2002 城市熱力網設計規範

其他類

噪聲控制、防靜電、隔熱、防腐、抗震、夾套類

1 GBJ44-82 室外煤氣熱力工程設施抗震鑑定標準

2 GBJ87-85工業企業噪聲控制設計規範*

3 GB/T4272-1992 設備和管道保溫技術通則

4 GB7231-1987 工業管路的基本識別色和識別符號

5 GB/T8175-1987 設備和管道保溫設計導則

6 GB/T8923-1988 塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級

7 GB/T11790-1996 設備和管道保冷技術通則

8 GB12158-1990 防止靜電事故通用導則

9 GB12348-1990工業企業廠界噪聲標準

10 GB12801-1991 生產過程安全衛生要求總則

11GB/T15586-1995 設備和管道保冷設計導則

12 GB50264-1997 工業設備及管道絕熱工程設計規範

13 HG20503-1992 化工建設項目噪聲控制設計規定 *

14 HG20560-1994 化工工藝防靜電設計導則

15 HG/T20675-1990 化工企業靜電接地設計規程 HGJ28

16 HG/T20679-1990 化工設備、管道外防腐設計規定 HGJ34

17 HG25043-1991 管道塗色規定

18 SH3022-1999 石油化工企業設備與管道塗料防腐設計與施工規範 SHJ22

19 SHJ39-91 石油化工企業非埋地管道抗震設計通則

20 SHJ40-91 石油化工企業蒸汽伴管及夾套管設計規範

21 SHJ43-91 石油化工企業設備與管道表面塗色和標誌

22 SH3010-2000 石油化工企業設備和管道隔熱設計規範

23 SH3097-2000 石油化工靜電接地設計規範

24 SYJ7-84 鋼製管道及儲罐防腐蝕工程設計規範

25 SYJ8-84 埋地鋼質管道石油瀝青防腐塗層技術標準

26 SY0007-1999 鋼製管道及儲罐