反應釜夾套封口錐和凹口錐翻邊結構的應力分析和優化設計

左安達

（惠生工程（中國）有限公司，上海 201210）

夾套反應釜是石油化工行業反應裝置中比較常見和典型的設備，夾套與設備內筒外表面形成密閉的空間并在此空間內通入載熱流體介質與本體內工藝介質進行傳熱，以維持本體內工藝介質的溫度需求[1]。本文所述夾套結構形式為U 型整體夾套（包覆范圍為下封頭和部分設備筒體），U 型夾套以其結構簡單方便且基本不需要維修的優勢在行業中應用最為廣泛[2-3]，其結構上的主要特點是：與設備內筒外表面相焊形成封口錐（圖1）以滿足密閉空間的要求，另有為避開內筒上工藝管口將夾套局部進行翻邊形成的凹口錐（圖2）；其承載上的主要特點是：具備兩個壓力腔，夾套部分承受夾套內壓或外壓載荷，被夾套包覆的內筒部分則同時承受內筒內壓、夾套內壓或外壓載荷，載荷組合的危險工況較多，不僅需要進行內壓強度檢核，還需進行外壓穩定性校核[4]。封口錐和凹口錐翻邊結構與夾套或內筒連接位置總體結構不連續，在內壓或外壓作用下會產生較大的局部薄膜應力或彎曲應力，如果同時存在溫差波動的情況，則還需考慮溫差應力[5]的耦合影響，則受力狀態更為復雜，常規計算已無法滿足要求。本文基于某一反應釜設備，采用有限元分析法對封口錐和凹口錐總體結構不連續處的高應力區進行應力計算和劃類，直觀地對翻邊結構的受力狀態和應力變化規律進行探討和理論分析，以期能夠為工程實際提供一定的參考價值和設計依據[6]。……