隨著生產趨向大型化和規模化發展(zhan)，反(fan)應(ying)(ying)(ying)釜(fu)逐漸向大型化發展(zhan)，其直徑(jing)加(jia)大，簡(jian)體加(jia)長。特別是承受外壓反(fan)應(ying)(ying)(ying)釜(fu)內(nei)筒體壁(bi)厚的(de)增(zeng)加(jia)，給設計、制造(zao)增(zeng)加(jia)了(le)難度，同時也(ye)提高了(le)反(fan)應(ying)(ying)(ying)釜(fu)的(de)制造(zao)費(fei)用(yong)，又(you)不利于(yu)傳熱。 而采用(yong)半圓(yuan)管(guan)夾套結構的(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)釜(fu)，即可(ke)改善以上所述的(de)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)，又(you)可(ke)改善反(fan)應(ying)(ying)(ying)釜(fu)的(de)受力情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)，使反(fan)應(ying)(ying)(ying)釜(fu)內(nei)簡(jian)體的(de)壁(bi)厚減薄(見圖1)。

該廠大部分“U”夾套結構反應釜為常壓操作，而“U”型夾套內常通 人0．3MPa-0.6MPa的蒸汽加熱，按《壓力容器安全技術監察規程》劃分， 為類(D1級)壓力容器。有些反應釜內是冷～熱間隔操作的，有時夾 套會出現使用冷凍鹽水降溫后再通入蒸汽的工況，這樣一旦誤操作會發生冷凍鹽水流失，造成浪費(見圖2)。采用雙螺旋半圓管夾套，使冷凍鹽水和蒸汽各行其道，可以徹底杜絕傳熱介質摻混和流失的問題(見 圖3)。鑒于以上原因，我們對該廠的這一類型設備進行了更新和改造， 設計了半圓管夾套來代替“U”型夾套。

1半圓(yuan)管夾套容器的設(she)計與計算(suan)

從(cong)半圓(yuan)(yuan)管(guan)(guan)夾(jia)套(tao)容(rong)(rong)器的(de)(de)受力分析來(lai)講，容(rong)(rong)器內(nei)(nei)筒受外壓(ya)，半圓(yuan)(yuan)管(guan)(guan)夾(jia)套(tao)受內(nei)(nei)壓(ya)，內(nei)(nei)簡體(ti)(ti)外壁(bi)(bi)纏繞的(de)(de)螺旋半圓(yuan)(yuan)管(guan)(guan)夾(jia)套(tao)可視為外壓(ya)加(jia)(jia)強圈，由于其間距較(jiao)(jiao)密、均(jun)勻(yun)，因而外壓(ya)計算(suan)長度較(jiao)(jiao)小，定性分析是(shi)安全(quan)的(de)(de)。可以(yi)降低內(nei)(nei)簡體(ti)(ti)的(de)(de)壁(bi)(bi)厚(hou)。具體(ti)(ti)的(de)(de)設(she)計、計算(suan)詳見GB150—1998(鋼制壓(ya)力容(rong)(rong)器》HG/T20569L_1994(機(ji)械攪拌設(she)備》及(ji)化(hua)工設(she)備設(she)計全(quan)書《攪拌設(she)備設(she)計》 中的(de)(de)相關內(nei)(nei)容(rong)(rong)。通過計算(suan)結果來(lai)看(kan)，不管(guan)(guan)是(shi)外壓(ya)筒體(ti)(ti)的(de)(de)壁(bi)(bi)厚(hou)，還(huan)是(shi)半圓(yuan)(yuan)管(guan)(guan)夾(jia)套(tao)的(de)(de)壁(bi)(bi)厚(hou)都得到了(le)減薄，在綜合考(kao)慮腐(fu)蝕裕度、較(jiao)(jiao)小壁(bi)(bi)厚(hou)以(yi)及(ji)制造方面的(de)(de)原因后(hou)，適當的(de)(de)增加(jia)(jia)壁(bi)(bi)厚(hou)，這在工程設(she)計上是(shi)安全(quan)的(de)(de)。

2半圓管(guan)夾套容器的結(jie)構(gou)設計

半圓管夾套可以采用單頭或雙頭螺旋結構(見圖4)，如果將半圓管夾套視為加強圈進行計算時，必須滿足以下要求：

2．1螺(luo)旋通道(dao)的節距：Ts≤0.3D1

式中(zhong)：N2-半圓管夾套(tao)的圈數(shu)(shu)(shu)；N3-半圓管夾套(tao)的剩余圈數(shu)(shu)(shu)。(N2圈數(shu)(shu)(shu)中(zhong)整數(shu)(shu)(shu)圈數(shu)(shu)(shu)以外的余數(shu)(shu)(shu))。

2．2按GB150計算(suan)時，內簡體計算(suan)長度L應取L1和(he)L2兩(liang)者的較大植：

LI=H／N2-N3-1

L2—半圓(yuan)管夾套計(ji)算長(chang)度H的(de)端點(或終(zhong)點)至邊(bian)緣半圓(yuan)管夾套纏繞整周終(zhong)點處(chu)的(de)軸向距離(見圖(tu)5)。

2．3按(an)GB150計(ji)算時，GB150中采用(yong)的Ls、Is和As值按(an)以(yi)下各(ge)式(shi) 計(ji)算：

(符號說明(ming)見GB150-1998及HG／[20569-1994)。

從內(nei)筒(tong)體纏繞半圓管夾套(tao)的整體布(bu)局方面(mian)，為(wei)保證傳熱面(mian)積大，應(ying)盡(jin)量在(zai)內(nei)簡體及封頭上布(bu)滿半圓管夾套(tao)。

半(ban)圓管夾(jia)(jia)(jia)套(tao)的(de)(de)節距(ju)除(chu)按規(gui)定選擇外，還要依(yi)據內(nei)簡體的(de)(de)壁厚(hou)、半(ban)圓管夾(jia)(jia)(jia)套(tao)的(de)(de)壁厚(hou)以(yi)及焊接(jie)加(jia)工工藝等方(fang)面綜合考慮確定。為使傳(chuan)熱(re)面積加(jia)大，半(ban)圓管夾(jia)(jia)(jia)套(tao)的(de)(de)節距(ju)應盡(jin)量減(jian)小，考慮到焊接(jie)熱(re)影響區、施焊、打磨、 焊縫無損檢測(ce)、返修等因(yin)素，半(ban)圓管夾(jia)(jia)(jia)套(tao)的(de)(de)外壁的(de)(de)間隙(xi)一(yi)般情況下取 20-30mm。

半(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)夾套(tao)上(shang)引出(chu)的(de)(de)進(jin)、出(chu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)口結構(gou)。其端板與(yu)內簡體(ti)(ti)及半(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)夾套(tao)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)必須采用(yong)(yong)全(quan)焊(han)(han)透結構(gou)，并且(qie)做PT-I或(huo)M．r-I無損檢測。 半(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)夾套(tao)纏繞(rao)(rao)在(zai)內簡體(ti)(ti)的(de)(de)加(jia)工(gong)、制造(zao)、焊(han)(han)接是(shi)比較方便的(de)(de)，但用(yong)(yong)同樣的(de)(de)方法加(jia)工(gong)、制造(zao)、焊(han)(han)接在(zai)封(feng)(feng)頭(tou)上(shang)是(shi)比較困難的(de)(de)。因為封(feng)(feng)頭(tou)的(de)(de)外表面(mian)是(shi)一個曲(qu)面(mian)，而半(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)夾套(tao)的(de)(de)壁厚較薄(bo)，煨彎纏繞(rao)(rao)后易發生摺皺(zhou)，環向斷(duan)面(mian)發生變(bian)形。另外，半(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)夾套(tao)邊緣處與(yu)封(feng)(feng)頭(tou)的(de)(de)外表面(mian)間隙過大， 不(bu)易保證(zheng)，這些問(wen)題已在(zai)加(jia)工(gong)制造(zao)中得到了證(zheng)實(shi)。所以在(zai)結構(gou)設(she)計上(shang)對此進(jin)行(xing)了改(gai)造(zao)，在(zai)保證(zheng)換(huan)熱面(mian)積的(de)(de)情況下，在(zai)封(feng)(feng)頭(tou)上(shang)采用(yong)(yong)無縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)盤繞(rao)(rao)在(zai)外表面(mian)上(shang)，且(qie)與(yu)封(feng)(feng)頭(tou)進(jin)行(xing)雙面(mian)角(jiao)焊(han)(han)。

3加工制造

以(yi)往半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)的(de)(de)(de)制(zhi)造都是采用(yong)整根鋼(gang)管(guan)切(qie)割而成，但考(kao)慮(lv)到邊(bian)(bian)緣(yuan)加(jia)工余量(liang)，故鋼(gang)管(guan)切(qie)割成大(da)半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)，而另一半(ban)(ban)鋼(gang)管(guan)就浪費掉了。隨著半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)在容(rong)器上的(de)(de)(de)廣(guang)泛應(ying)用(yong)，出(chu)現了加(jia)工半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)的(de)(de)(de)專有設(she)備，即使用(yong)鋼(gang)板擠壓成半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)，可以(yi)按著設(she)計的(de)(de)(de)簡體(ti)外(wai)徑圈制(zhi)出(chu)直徑略大(da)于(yu)筒體(ti)外(wai)徑的(de)(de)(de)螺旋半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)，即節省(sheng)材料(liao)又方便安裝和焊(han)(han)接(jie)。 另外(wai)，在焊(han)(han)接(jie)前半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)邊(bian)(bian)緣(yuan)加(jia)工45~ VI。設(she)備內簡體(ti)制(zhi)造完畢后(hou)(hou)，外(wai)表(biao)面焊(han)(han)縫應(ying)磨平，無損(sun)檢測合格后(hou)(hou)，在筒體(ti)外(wai)壁畫線(xian)，然后(hou)(hou)進行定(ding)位焊(han)(han)。這時半(ban)(ban)圓(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)夾套(tao)(tao)邊(bian)(bian)緣(yuan)與(yu)內簡體(ti)外(wai)壁應(ying)保(bao)證0--2mm的(de)(de)(de)間隙，以(yi)保(bao)證焊(han)(han)接(jie)質量(liang)。

為了便于半圓管(guan)夾套(tao)的(de)安裝和定位，可制做樣板尺進(jin)行定位以此來保(bao)證節(jie)距及相鄰(lin)兩半圓管(guan)夾套(tao)外(wai)壁的(de)尺寸，點焊后施焊。其焊縫應全焊透，并對焊縫進(jin)行PT-I或MT-I無損檢測。

半圓管夾套的焊(han)縫(feng)較長，焊(han)接應(ying)力(li)較大，故對重要的容器設備應(ying)考慮進行消除(chu)應(ying)力(li)熱處理。

4使用情況

通過我們設(she)計的(de)半(ban)圓管(guan)夾套反應器(qi)在(zai)該廠的(de)使用情況(kuang)來看，生產(chan)車間對此(ci)反應良好。即減少(shao)了(le)壓(ya)力容器(qi)管(guan)理的(de)數量(liang)，又減輕(qing)了(le)壓(ya)力容器(qi)管(guan)理的(de)難度。有些設(she)備在(zai)蒸汽與(yu)冷(leng)凍鹽水分開使用時(shi)，不但杜絕了(le)鹽水流失事故，而且還提高了(le)半(ban)圓管(guan)夾套的(de)蒸汽壓(ya)力，使傳(chuan)熱效率提高。半(ban) 圓管(guan)夾套消除了(le)“u”型夾套通冷(leng)凍鹽水時(shi)的(de)傳(chuan)熱盲區，又解決了(le)“U”夾套冷(leng)凍鹽水走短路的(de)問(wen)題(ti)。

“U”型管(guan)夾套(tao)為安裝保(bao)溫(wen)材料需(xu)要在夾套(tao)外壁設置保(bao)溫(wen)掛釘。而半圓管(guan)夾套(tao)的螺旋槽(cao)可方便與安裝保(bao)溫(wen)材料，使保(bao)溫(wen)工作效率提(ti)高，保(bao)溫(wen)層堅固耐用。

半(ban)(ban)圓管夾套(tao)的(de)使(shi)(shi)用(yong)使(shi)(shi)反(fan)應釜大型化的(de)設計、制造簡單并且節(jie)省鋼(gang)材，安裝可靠。在今后的(de)應用(yong)過程(cheng)與生(sheng)產實(shi)踐中，半(ban)(ban)圓管夾套(tao)從(cong)設計、制造、安裝等方面(mian)將不(bu)斷完善提高，用(yong)途更加廣泛。