封头包括半球形、蝶形、椭圆形和无折边球面形,以及锥形封头和平板盖等。
1、半球形封头
半球形封头的设计公式与球形容器相同,同样具有球形容器的优点。过去由于制造难度较大而较少选用。近年来随着制造水平的逐步提高,采用半球形封头日益增多,常用于大直径薄壁容器(D>2.5m),并采用分瓣冲压再拼焊而成;也常用于高压设备,这时封头的厚度也相应减薄。由于制造上的原因,一般中、小直径容器很少采用。
2、蝶形封头
蝶形封头又称带折边球形封头,它由以R,为半径的部分球面,高度为L的圆筒部分与圆筒部分的连接处,经线曲率半径有突变,故在该处及其附近区域将产生边缘应力。理论分析和实验都证明,r/R的比值愈小,边缘应力愈大,因而压力容器上很少采用小折边的蝶形封头。当r=0时,即无过渡区,蝶形封头就变成无折边球形封头,此时边缘应力达到最大。为了使蝶形封头与圆筒的焊缝避开较大的边缘应力区,蝶形封头也应有一段圆筒部分。圆筒部分的高度与封头厚度有关,一般为25~50mm。
由上分析看出,蝶形封头的应力分布不如半球形、椭圆形封头均匀,工程应用中并不理想。尽管如此,由于蝶形封头的深度较半球形封头浅,加工成形较简便,当半球形、椭圆形封头模具加工有困难时,一般也可用蝶形封头代替。
为了便于工程设计,蝶形封头的计算式以球体部分的强度计算为基础,再乘以弯曲应力增强系数(形状系数)M,进行修正。