由于釜內(nèi)設計壓力為0.22MPa，選取機械密封212-90。支撐按JB/T4712.4-2007《容器支座》選擇A4 支座。在對客戶之前用的反應釜使用過程中，機封部分在使用一段時間后出現(xiàn)微量泄露，在此次設計中增加了底軸承來控制軸的徑向跳動，延長了機械密封的使用壽命。針對客戶提出反應物料有少量粗化晶粒，在此次設計過程中特別在內(nèi)筒四周設置了擋板，增強了攪拌的均勻程度，在之后用戶反饋意見收到用戶滿意的評價。:從安全的角度出發(fā), 給出反應釜頂蓋與筒體焊接, 在一側開人孔的結構。再按照文獻[1]的設計方法,考慮到頂蓋密集開孔的削弱和攪拌器等附件重量的影響,對頂蓋進行整體補強設計,終頂蓋厚度圓整到8mm?；陂_人孔的位置悖于常規(guī), 先采用常規(guī)設計方法設計出頂蓋厚度, 然后分別采用無力矩理論和有限元軟件ANSYS作了應力分析, 給出人孔接管與頂蓋及筒體相貫線上的一系列應力分布曲線, 并參照JB4732— 95《壓力容器分析設計標準》作了強度評定, 結果表明強度不足。然后采用內(nèi)部貼補強圈的局部補強結構, 經(jīng)過二次分析評定, 強度滿足要求。并對設備的無損檢測作了相關說明。

開孔邊緣沿接管環(huán)向各向總應力及應力強度的變化情況可以看出:

1)內(nèi)外壁相貫線應力強度沿橫坐標的變化趨勢基本相似, 且內(nèi)部相貫線的應力強度值要比外部的大得多, 應力強度值大約在接管環(huán)向90°附近(該位置為封頭沒有開孔時環(huán)向應力為零的位置);

2)應力強度出現(xiàn)極值的位置與圖5徑向、經(jīng)向與環(huán)向總應力出現(xiàn)極值的位置基本一致。在0°～ 45°范圍, 隨著環(huán)向應力的減小, 應力強度也在逐漸減小, 在0°附近環(huán)向應力達到負的值, 應力強度出現(xiàn)了一個極大值,而其余兩個應力幾乎保持不變或者發(fā)生緩慢的變化;在45°～ 90°范圍內(nèi), 隨著徑向和經(jīng)向應力快速增加, 并達到值, 應力強度在此范圍內(nèi)也快速增加, 在90°附近, 隨著這兩個應力達到值, 應力強度也出現(xiàn)了值, 此時環(huán)向應力幾乎保持不變;在90°～ 125°范圍, 徑向與經(jīng)向應力快速下降, 應力強度也隨著快速減小且達到一個值, 在該范圍環(huán)向應力同樣幾乎保持不變;在125°～ 180°范圍內(nèi), 徑向與經(jīng)向應力基本保持不變, 而環(huán)向應力的快速增加, 在180°出現(xiàn)一個極大值, 而應力強度也繼續(xù)增加, 在180°相應地出現(xiàn)了一個極大值。筒體一處有一直徑為300mm的鼓皰,可見此釜已嚴重腐蝕,尤其上封頭腐蝕嚴重,已直接影響投料生產(chǎn)。

造成反應釜腐蝕的根源可歸結為一點, 即物料中含有一定量的Cl- , 特別是含有HCl。含有Cl-的物料一方面會使金屬發(fā)生晶間腐蝕, 這是由于設備在制造過程中焊接及熱變形, 溫度可升到910 ℃以上, 而奧氏體不銹鋼在400 ～ 850 ℃范圍緩慢冷卻時, 在晶界上有高鉻的碳化物Cr23C6 析出, 因此就出現(xiàn)了貧鉻區(qū), 含鉻低于11%的不銹鋼在腐蝕的溶液(含Cl-溶液)中是不抗腐蝕的。從表面深入到內(nèi)部, 使金屬失去了強度。以廢材作燃料的熱油爐在人造板生產(chǎn)廠得到較為普遍的采用,從而使一些工廠考慮省去蒸汽鍋爐,采用導熱油作為制膠反應釜的加熱介質(zhì)。另一方面, 含有Cl -的物料有時還會導致奧氏體不銹鋼的應力腐蝕(是金屬在拉應力和腐蝕及一定的溫度的共同作用下所引起的)。

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。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。攪拌器設計由于客戶方使用的介質(zhì)粘度較高，且使用過程中需要有較好的傳熱效果，所以選擇了錨式攪拌?？梢?205 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?；?04 不銹鋼不能保證反應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釜釜體的主要材質(zhì)。