封頭是鍋爐壓力容器必不可缺少的構件。由于橢圓形封頭的應力分布比碟形和平蓋封頭好,而其深度較淺,整體沖壓較球形封頭容易,因此是鍋爐壓力容器常用的一種封頭。在同樣操作條件下,封頭形狀的不同,其應力分布及水平是不同的。封頭形狀超差,會引起應力增量,從而可能造成其應力超過許用應力值,導致封頭失效。
按照ASME 規范的要求,封頭的形狀偏差在zui大偏差1.25%Di( 向外凸,,曲率半徑偏小)和zui小偏差0.625%Di(向內凹,曲率半徑偏大)之間,且無突然變化,橢圓形封頭形狀是符合規范的。
橢圓封頭是在內壓作用下趨圓外壓作用下趨扁與和其連接的筒體恰好相反。也就是說在連接部位產生相反的徑向位移,互相加強抵消了大部分徑向位移使封頭周向壓縮(拉)應力筒體周向拉(壓縮)應力減少橢圓封頭和筒體連接時是沒有凸變,復合板橢圓封頭,它有彎曲半徑是連續的,不產生應力,所以可以用在較高壓力的容器當中,而碟形封頭連接處是不連續的,產力應力,一般應用在低壓容器當中;在制造上,特別是對沖壓成形的、蝶形封頭好加工的多,實踐出真知。
橢圓形封頭直邊段的設置一方面是防止邊界效應形成的大彎曲應力與封頭和筒體對接環焊縫的焊接應力疊加,另一方面封頭的直邊段設置便于封頭的加工、與筒體的組對,以及焊縫的無損檢測。受力角度考慮 標準橢圓封頭與筒體連接后,大地緩解了其環向壓縮薄膜應力,一方面提高了封頭的周向穩定性,同時也大地減小了封頭的薄膜應力強度值,提高了封頭強度。封頭與筒體的連接,使它們都產生了彎曲應力,特別是經向彎曲應力,特別是經向彎曲應力,以致形成封頭的大應力。直邊段的設置,避免了封頭彎曲應力與筒體對接環焊縫的應力疊加。制造角度考慮 橢圓形封頭直邊段的設置,有利于因沖壓邊緣折皺嚴重而難于修復時切割部分或全部直邊。同時避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現徑向曲率半徑突變,以改善焊縫的受力狀況。直邊段的設置有利于封頭與筒體組對時的裝配,另外封頭與筒體之間的焊縫兩邊直邊段的存在有利于無損檢測的進行。