由于反應(yīng)釜電加熱攪拌器組件由多點(diǎn)支撐, 而且在常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了機(jī)架、減速機(jī)和電機(jī)共同作用在頂蓋上壓力的影響和局部開孔的影響, 對(duì)封頭進(jìn)行了整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì), 所以有限元建模時(shí), 為了簡(jiǎn)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(duì)稱性, 所以取其1/2 作為研究對(duì)象。筒體與接管長(zhǎng)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(shí)際厚度減去腐蝕裕量), 接管厚度為9 mm。我國(guó)《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(duì)壓力容器進(jìn)行分類時(shí),把反應(yīng)容器提高了一個(gè)等級(jí),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(jì)壓力為0.8 MPa, 工作壓力為0.7MPa, 設(shè)計(jì)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(duì)稱面上施加對(duì)稱約束, 并在筒體底部橫截面上一點(diǎn)(其坐標(biāo)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(yùn)動(dòng)。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(gè)方向的應(yīng)力及各應(yīng)力分量和應(yīng)力強(qiáng)度等的變化情形基本是同步的, 即應(yīng)力強(qiáng)度的部位其薄膜應(yīng)力強(qiáng)度、薄膜應(yīng)力 彎曲應(yīng)力的應(yīng)力強(qiáng)度也均是。在設(shè)計(jì)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(diǎn)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(qiáng)度部位路徑來評(píng)定其它兩個(gè)應(yīng)力強(qiáng)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(qiáng)度中薄膜應(yīng)力占有的比重。為此對(duì)接管與封頭、筒體的連接焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)是非常必要的, 應(yīng)補(bǔ)充超聲檢測(cè)的要求, 目前對(duì)這類焊縫僅作表面檢測(cè)是不的。

(3)根據(jù)分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)有限元結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定, 結(jié)果表明按常規(guī)設(shè)計(jì)出的頂蓋厚度不滿足強(qiáng)度要求, 所以進(jìn)行了內(nèi)部貼補(bǔ)強(qiáng)圈的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)及有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，以確保其進(jìn)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(huì)導(dǎo)致多種問題發(fā)生，造成各種不安全事故。因此，針對(duì)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)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(duì)其反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)進(jìn)行研究，以確保其進(jìn)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(jì)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(jì)　雙相不銹鋼的接頭設(shè)計(jì)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(shí), 應(yīng)特別注意坡口及其配合的均勻性。從振動(dòng)發(fā)生的原因角度來說，主要因素如下：①反應(yīng)釜內(nèi)負(fù)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(dāng)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(xiǎn)減到, 則設(shè)計(jì)就可以說是合理的。冷熱加工　雖然雙相不銹鋼可以進(jìn)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(jìn)行固溶處理。有限元結(jié)果強(qiáng)度評(píng)定按照J(rèn)B4732—95《鋼制壓力容器———分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》培訓(xùn)教材,首先選取了AB,BC兩條處理線。本設(shè)計(jì)采用冷加工工藝, 很多制造實(shí)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(shí)間。