刘旭
（四川泸天化弘旭工程建设有限公司，四川 泸州646300）
［摘 要］ U型夹套容器是工程实际中应用最为广泛的整体夹套容器，但我国现行的有关标准或规范中对U型夹套容器与内容器的封闭部位只有结构设计的相关规定，而没有具体的强度计算说明，导致U型夹套容器与内容器的封闭部位设计常常被许多工程技术人员忽视。以U型夹套容器封口锥的设计为例，简介封口锥的材料选择及结构设计，对带圆弧过渡和不带圆弧过渡2种不同封口锥结构的焊接接头设计、几何尺寸设计等进行详细说明，期望能为广大工程技术人员就夹套与内容器封闭部位的设计提供一些参考。
［关键词］ U型夹套容器；封口锥；带圆弧过渡；不带圆弧过渡；结构设计；焊接接头设计；几何尺寸设计
［中图分类号］ TQ053.2［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）02-0060-02
0 引 言
U型夹套容器是整体夹套容器之一种（如图1所示），内容器的圆筒部分和下封头都包有夹套，形成U型结构。相对于各类整体夹套容器而言，U型夹套容器结构简单、制造方便，在工程实际中应用最为广泛。我国现行的有关标准或规范中对U型夹套容器与内容器的封闭部位只有结构设计的相关规定，而没有具体的强度计算说明，因此在U型夹套容器设计工作中，夹套与内容器的封闭部位（封口锥或封口环）常常被工程技术人员忽视，为简化设计，大多取与夹套筒体相同的壁厚进行设计及制造，但事实上这样做是不合理的。由于夹套封闭件与夹套筒体是2种结构不同的元件，2种结构所引起的应力值是不一样的，因此封闭件应单独进行设计。以下笔者以U型夹套封口锥为例对夹套封闭件的设计作一简介。
1 封口锥的材料选择及结构设计
1.1 封口锥的材料选择
封口锥的材料一般选用与夹套筒体相同的材料；当夹套与内容器材料不同或容器需进行热处理时，封口锥的材料应选用与内容器相同的材料。
1.2 封口锥的结构设计
封口锥的结构可分为带圆弧过渡和不带圆弧过渡2种，如图2所示（图中：Rs为内容器筒体外直径，mm；Rj为夹套筒体内直径，mm；其余符号之意义见下文表1）；封口锥可以做成与夹套筒体为整体结构或采用全焊透的结构（可使用垫板）。
1.2.1 带圆弧过渡的封口锥
带圆弧过渡的封口锥如图2（a）所示，因其结构具有良好的加工工艺性和较高的承载能力，故设计中应优先选用。
带圆弧过渡的封口锥与夹套筒体为整体结构时，因制作成本较低，常用于单件生产的夹套容器；当内容器的公称直径≥2 000 mm，或夹套与内容器材料不同，或容器有热处理要求时，封口锥与夹套筒体常采用全焊透结构。
1.2.2 不带圆弧过渡的封口锥
不带圆弧过渡的封口锥如图2（b）所示，其制作简单，但承载能力不强，主要用于设计条件要求不高的夹套容器。
2 封口锥的焊接接头设计
2.1 带圆弧过渡的封口锥焊接接头设计
带圆弧过渡的封口锥，其小端的角焊缝采用全焊透结构；大端与夹套筒体的对接焊缝采用单面焊双面成形的全焊透结构，或带垫板的单面焊全焊透结构。单面焊双面成形的全焊透结构，焊缝需要返修时返修操作难度较大；带垫板的单面焊全焊透结构，焊缝质量较高，易焊透易夹渣，焊缝需要返修时返修操作较容易，故设计中采用较多。
对于有热处理要求的容器，应将容器与带圆弧过渡的封口锥焊接完毕后，整体容器进行热处理。
2.2 不带圆弧过渡的封口锥焊接接头设计
不带圆弧过渡的封口锥，其小端的角焊缝采用全焊透结构，大端与夹套筒体的对接焊缝采用单面焊双面成形的全焊透结构。
3 封口锥的几何尺寸设计
3.1 封口锥大、小端内直径的确定
更多内容详见《中氮肥》2019年第2期