由于反應(yīng)釜電加熱攪拌器組件由多點支撐, 而且在常規(guī)設(shè)計時考慮了機架、減速機和電機共同作用在頂蓋上壓力的影響和局部開孔的影響, 對封頭進行了整體補強設(shè)計, 所以有限元建模時, 為了簡化分析, 不考慮它們的影響, 只考慮跨頂蓋和筒體開人孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)具有對稱性, 所以取其1/2 作為研究對象。筒體與接管長度的取值都大于2.5 RT(R為接管與筒體半徑, T為接管與筒體的厚度), 筒體和封頭的厚度取值為13.4 mm(封頭成型后的實際厚度減去腐蝕裕量), 接管厚度為9 mm。我國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》從管理及安全的角度出發(fā)對壓力容器進行分類時,把反應(yīng)容器提高了一個等級,把中壓、介質(zhì)為或毒性程度為危害介質(zhì)、PV≥10MPa·m3的反應(yīng)容器劃分為三類壓力容器,而且把低壓、介質(zhì)毒性為極度和高度危害、PV≥0。材料特性人孔接管、筒體和封頭的材質(zhì)均為0Cr18Ni9,設(shè)計壓力為0.8 MPa, 工作壓力為0.7MPa, 設(shè)計溫度為200 ℃, 工作溫度為180 ℃,腐蝕余量為1 mm，在筒體底部的橫截面上施加軸向固定約束，對稱面上施加對稱約束, 并在筒體底部橫截面上一點(其坐標為(0, -475, 513.4))約束X方向的位移, 以防模型發(fā)生該方向的剛體運動。在封頭、筒體及人孔筒節(jié)的內(nèi)表面上施加內(nèi)壓載荷0.8MPa, 在人孔筒節(jié)的外端面上施加等效應(yīng)力9.1MPa

(1)在橢圓封頭與圓筒的連接部位開孔, 孔邊的應(yīng)力沿圓周分布是較復(fù)雜的, 呈起伏變化。它們各個方向的應(yīng)力及各應(yīng)力分量和應(yīng)力強度等的變化情形基本是同步的, 即應(yīng)力強度的部位其薄膜應(yīng)力強度、薄膜應(yīng)力 彎曲應(yīng)力的應(yīng)力強度也均是。在設(shè)計的過程中從某造漆廠了解到,在高溫及溫變較大的情況下,不銹鋼半圓蛇管與釜壁因溫差應(yīng)力有焊點開焊的現(xiàn)象,因此,我們從加工制造角度和安全性考慮,采用了導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)。為此按應(yīng)力強度部位路徑來評定其它兩個應(yīng)力強度的做法是可行的。

(2)從分析結(jié)果可看出, 孔邊各方向的應(yīng)力、應(yīng)力分量、應(yīng)力強度中薄膜應(yīng)力占有的比重。為此對接管與封頭、筒體的連接焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢測是非常必要的, 應(yīng)補充超聲檢測的要求, 目前對這類焊縫僅作表面檢測是不的。

(3)根據(jù)分析設(shè)計標準, 對有限元結(jié)果進行強度評定, 結(jié)果表明按常規(guī)設(shè)計出的頂蓋厚度不滿足強度要求, 所以進行了內(nèi)部貼補強圈的補強設(shè)計。所設(shè)計的反應(yīng)釜頂蓋結(jié)構(gòu)不僅有效地防止了泄漏,避免事故的發(fā)生, 而且降低了設(shè)備成本。

本文針對化工反應(yīng)釜作業(yè)中壓力異常升高引起的事故原因，從事故樹安全分析理論出發(fā)，對其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進及有關(guān)內(nèi)容進行研究，以確保其進行化工生產(chǎn)作業(yè)的安全性。反應(yīng)釜在化工、制藥等多行業(yè)領(lǐng)域中都有較為普遍的應(yīng)用，由于其作業(yè)中存在較為復(fù)雜的固液多相混合情況，容易生成較多的熱傳遞效應(yīng)，一旦混合效果不理想就會導(dǎo)致多種問題發(fā)生，造成各種不安全事故。因此，針對反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀，進行優(yōu)化與改進研究，具有十分突出的必要性。應(yīng)用研究的結(jié)果表明,雙相不銹鋼在抗晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕方面,特別是耐氯化物腐蝕的性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。下文將以化工反應(yīng)釜為例，根據(jù)其作業(yè)中壓力異常升高導(dǎo)致發(fā)生的原因，從事故樹安全分析理論出發(fā)，對其反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進進行研究，以確保其進行化工生產(chǎn)應(yīng)用的安全性。

雙相不銹鋼反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)設(shè)計與其他材料的反應(yīng)釜基本相同, 這里就不在詳述。焊接接頭設(shè)計　雙相不銹鋼的接頭設(shè)計必須有助于完全焊透并避免在凝固的焊縫金屬中存在未熔合的母材。切削加工而不采用砂輪打磨坡口, 以使焊接區(qū)厚度或間隙均勻。必須打磨時, 應(yīng)特別注意坡口及其配合的均勻性。從振動發(fā)生的原因角度來說，主要因素如下：①反應(yīng)釜內(nèi)負荷過大或者加料不夠均勻。為了保證徹底熔化和焊透, 應(yīng)當去掉任何打磨毛刺。

一般而言, 能保證焊縫完全焊透且將燒穿的危險減到, 則設(shè)計就可以說是合理的。冷熱加工　雖然雙相不銹鋼可以進行熱加工, 但其允許的溫度范圍比較窄, 且容易產(chǎn)生碳化物和氮化物的析出, 改變金相組織, 使其耐腐蝕性能大大下降。因此, 雙相不銹鋼在熱加工后, 再進行固溶處理。有限元結(jié)果強度評定按照JB4732—95《鋼制壓力容器———分析設(shè)計標準》培訓(xùn)教材,首先選取了AB,BC兩條處理線。本設(shè)計采用冷加工工藝, 很多制造實踐表明:雙相不銹鋼冷作硬化現(xiàn)象明顯, 在工藝過程中應(yīng)盡量減少變形次數(shù), 減少工序量, 且要縮短工序銜接時間。