由于頂蓋所受的內(nèi)壓(0.7 MPa)遠大于其外壓(0.1 MPa), 所以下面的分析只針對其承受內(nèi)壓的工作狀態(tài)進行分析。頂蓋的理論應(yīng)力分析頂蓋為標準橢圓型封頭, 橢圓型封頭的長軸a=500 mm, 短軸b=250 mm, 封頭的名義厚度按照前面設(shè)計值Sn =16 mm, 按照無力矩理論給出頂蓋的經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力分布曲線可以看出, 在距中心大約425 mm處,環(huán)向應(yīng)力等于0, 該處是環(huán)向應(yīng)力由拉應(yīng)力改變?yōu)閴簯?yīng)力的交界處, 而頂蓋開人孔位置正經(jīng)此處。因為反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)環(huán)節(jié)會進行吸熱和放熱，具有時變性和非線性等特點，增加了溫度控制的難度。以上應(yīng)力狀況是針對不開孔的封頭的。對此處曲率變化較大部位進行開孔, 必使應(yīng)力復(fù)雜化。為此對按常規(guī)設(shè)計得出的頂蓋的壁厚提出了質(zhì)疑。

通常情況下, 可能有以下幾種材料可選作釜體的材質(zhì):①304 不銹鋼;②316 L 不銹鋼;③鈦等, 但通過對這些材料的鹽酸腐蝕速率圖及以上腐蝕原因分析可知, 普通的奧氏體不銹鋼已不在可選的范圍了, 而鈦又是一種很貴重的金屬, 且它與鋼之間的焊接技術(shù)還不成熟。其實選擇就是雙相不銹鋼2205, 主要有以下兩個原因:一是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。雙相不銹鋼是一類集耐蝕、高強度和易于加工制造等諸多優(yōu)異性能于一體的鋼種。試驗表明, 在1 %的沸騰鹽酸中, 304、316L、鈦和2205 的腐蝕速率分別為:材料304, 316, TA, 2205, 腐蝕速率(mm/a)分別為304 ,0.3 , 0.2 , 0.1。可見2205 鋼的耐鹽酸腐蝕性能明顯優(yōu)于其它三種材質(zhì);二是它的價格也不太昂貴。基于304 不銹鋼不能保證反應(yīng)釜長期實際使用的事實, 而雙相不銹鋼又對含Cl-等介質(zhì)具有良好的耐蝕性能, 故擬選擇2205 雙相不銹鋼作為反應(yīng)釜釜體的主要材質(zhì)。

釜體及夾套的壁厚計算釜體的設(shè)計及計算　由于夾套內(nèi)具有一定的壓力, 計算釜體及其下封頭壁厚時, 需同時考慮承受內(nèi)、外壓力的情況。通常先按式(1)進行壁厚的內(nèi)壓計算, 再按外壓進行校核并?；诖耍M行PID控制器的優(yōu)化，應(yīng)用模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制法，對反應(yīng)釜PID控制進行優(yōu)化以及改進。因計算過程與常規(guī)設(shè)計相同且又非常復(fù)雜, 這里不再詳述.采用雙相不銹鋼2205 計算出的厚度比采用普通的不銹鋼的要小, 這是因為雙相不銹鋼力學(xué)性能優(yōu)異, 強度高,在固溶狀態(tài)下的室溫屈服強度比未添加氮的標準奧氏體不銹鋼高兩倍多, 這樣在某些應(yīng)用中就可以減小壁厚。夾套的設(shè)計及計算　夾套內(nèi)的物料為水汽, 可按常規(guī)選材和設(shè)計。一般選碳鋼(Q235 -B)就可以。夾套只受內(nèi)壓, 其壁厚計算按式(1)進行, 所得計算厚度加腐蝕裕量和鋼板負偏差并經(jīng)圓整即得終厚度(名義厚度)

雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的區(qū)別　奧氏體不銹鋼的焊接問題常常與焊縫金屬本身有關(guān), 尤其是在全奧氏體或奧氏體占優(yōu)勢的焊縫凝固過程中產(chǎn)生的熱裂傾向。由于雙相不銹鋼具有非常好的抗熱裂性, 焊接時很少考慮熱裂。另外,由于反應(yīng)釜外部所接管線比較多,特別是頂蓋上面,所以選擇了在內(nèi)部貼680mm×8mm的補強圈。雙相不銹鋼焊接的問題是與熱影響區(qū)而不是與焊縫金屬有關(guān)。熱影響區(qū)的問題是耐蝕性、韌性降低或焊后開裂。為了避免發(fā)生上述問題, 焊接工藝的重點是使在“ 紅熱”溫度范圍內(nèi)的總停留時間, 而不是控制某一條焊道的熱輸入。