基于ANSYS再沸器管口接管應力的仿真分析

楊述威，楊 俠*，張 剛，楊 清

1.武漢工程大學機電工程學院，湖北 武漢430205；

2.武漢鑫鼎泰技術有限公司，湖北 武漢430223

再沸器作為分餾裝置的主要熱源，是化工廠進行分餾過程的重要設備［1-2］。隨著我國化工行業的發展，再沸器的使用也越來越多。為了滿足生產需要，必須在再沸器上開孔接管［3］，此時筒體原本的連續平衡狀態遭受破壞，筒體與接管連接處會引起應力集中現象，容易對設備的正常運行產生影響，甚至可能導致事故的發生［4-5］。因此，對管口接管連接處進行應力分析研究非常必要。近年來，國內外很多研究者使用ANSYS軟件在研究壓力容器開孔相關課題上取得了一些成果，為大開口結構設計提供了參考［6-9］，本文運用ANSYS有限元分析方法，對某型號再沸器管口接管應力分布和大小進行了研究，并按照JB4732-1995《鋼制壓力容器—分析設計標準》進行強度評定［10-12］，驗證設計的安全性和合理性。

1 建立模型及有限元分析

1.1 幾何建模

再沸器因設備結構載荷條件復雜，且承受疲勞載荷，需要按照JB4732-1995《鋼制壓力容器—分析設計標準》（2005年確認版）進行分析設計。再沸器主要設計數據見表1。

表1再沸器設計數據Tab.1 Reboiler design data

再沸器各部件材質、許用應力強度、彈性模量、泊松比按照材料參數均參照GB/T 150.1～150.4-2011《壓力容器》查取，如表2所示。

表2各部件材質及其在設計溫度（t=210℃）下性能參數Tab.2 Material of each component and its performance parameters at design temperature（t=210℃）

再沸器管箱筒體規格為ID800 mm×16 mm，接管T2規格為φ508 mm×16 mm，補強圈厚度18 mm。T2接管位于管程側，考慮到T2接管設計工況、操作工況及安裝工況下管口載荷的大小和方位不盡相同，按最苛刻工況（工況下管口載荷的最大值）進行分析計算。……