隋博遠

摘要：本文以高壓反應(yīng)釜作為此次探討的對象，重點對灌鉛式內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)和脹貼式內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)高壓反應(yīng)釜的設(shè)計以及制造的要點進行研究。

關(guān)鍵詞：高壓反應(yīng)釜；灌鉛式；脹貼式；設(shè)計分析；注意事項；制造要點

0引言

高壓反應(yīng)釜是我國目前高溫化學反應(yīng)最理想的裝置，同時也是最容易發(fā)生泄漏的設(shè)備。因此相關(guān)操作人員要對高壓反應(yīng)釜的設(shè)計環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)加強重視，并嚴格按照標準程序進行，有效避免泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，確保高壓反應(yīng)釜的質(zhì)量。

1高壓反應(yīng)釜的設(shè)計要點

1.1確定參數(shù)

開始高壓反應(yīng)釜設(shè)計工作前應(yīng)先確定參數(shù)，只有確定了參數(shù)才能開始下一步的操作。參數(shù)確定主要包括兩個方面，具體如下：

1.1.1壓力設(shè)計工作、溫度設(shè)計工作

若用戶提供的都是最高的工作壓力和工作溫度，在這種情況下，相關(guān)設(shè)計人員一定要根據(jù)物料的性質(zhì)特征來對排放裝置的種類、形式等進行確定，然后再根據(jù)《鋼制壓力容器》附錄中關(guān)于高壓排放裝置的相關(guān)要求來確定反應(yīng)釜的設(shè)計壓力和設(shè)計溫度。

1.1.2高壓反應(yīng)釜的容積

高壓反應(yīng)釜的容積分為全容積和有效容積，通常情況下，用戶提供的都是有效容積。在這種情況下，工作人員必須要能夠根據(jù)安全生產(chǎn)的相關(guān)標準及時確定物料充裝的系數(shù)，將其系數(shù)控制在0.5-0.95。對于某些有法蘭結(jié)構(gòu)容器的反應(yīng)釜，物料充裝的高度不能高過法蘭結(jié)構(gòu)容器的密封面。

1.2確定軸封型式

當前比較常用的軸封型式主要有機械密封型式、磁力傳動密封型式、填料密封型式三種，接下來一起對軸封型式進行詳細分析。

1.2.1機械密封型式

這種型式常被用在高轉(zhuǎn)速、泄漏要求不高的條件下，它的使用壓力也不高，常被用于小于6.2MPa的場合，但是這種型式的造價高，維護、使用起來也有諸多不便。

1.2.2磁力傳動密封型式

這種型式通常被用于軸封泄漏條件較高的環(huán)境下，其特點是可把動密封轉(zhuǎn)變成靜密封，進而達到零軸封泄漏的目的，但其缺點是不適應(yīng)于高溫、高壓的情況，主要是因為它的造價較高，而且維護起來較為困難。

1.2.3填料密封型式

這種型式通常用在轉(zhuǎn)速低、泄漏要求相對不高的條件下，最大壓力能夠達到40MPa。優(yōu)點是：維護、使用起來比較方便：缺點是：其轉(zhuǎn)速容易受到填料種類和填料速度的不利影響。如果是在P≤6.4MPa，而且轉(zhuǎn)速≤100rpm的情況下，就可以采用無油潤滑單層填料函的結(jié)構(gòu)；如果是在P>6.4MPa，而且轉(zhuǎn)速>100rpm的情況下，可以通過設(shè)置高壓油泵增加潤滑，同時考慮到軸封處的鍍鉻處理，為了增加攪拌軸的耐磨性，可設(shè)置套管。

1.3確定軸間距和軸徑

1.3.1對軸徑的確定需要根據(jù)攪拌軸轉(zhuǎn)速、功率等操作條件對軸徑進行估算，然后再按臨界的轉(zhuǎn)速、攪拌的強度對軸徑進行校驗。如果相關(guān)人員在此過程中無法對軸徑做出計算，可以采用直接用電機功率減去各個傳動副損耗功率計算出其功率的方法。

1.3.2計算出攪拌軸徑在軸端處的擺動量。

1.3.3如果發(fā)現(xiàn)攪拌軸的轉(zhuǎn)速以及軸封處的擺動量達不到相關(guān)要求，可以適當?shù)恼{(diào)整軸間距，并作重新驗證，一般情況下兩軸之間的距離為攪拌軸徑的3倍，如果仍舊達不到要求，就需要重新考慮加快攪拌軸轉(zhuǎn)速的問題了。

1.3.4確定軸封處攪拌軸的擺動量

軸封處攪拌軸擺動量的大小對軸封的密封性能造成直接的影響。因此要加強對軸封處攪拌軸擺動量大小確定工作的高度重視，如果在不能加大軸徑、通過設(shè)置底部軸徑仍然達不到相關(guān)要求的情況下，可以采用在反應(yīng)釜底軸封處的旁邊設(shè)置中間軸承的方式，加強對軸封處擺動量的控制。機械密封的擺動量要控制在0.05-0.09mm；填料密封的攪拌量控制在0.09-0.15mm。

1.4連接傳動軸和輸出軸

如果減速機采用了單支點，那就需要使用剛性連軸進行連接，如果采用了雙支點，剛性聯(lián)軸器和柔性聯(lián)軸器都可以使用。

1.5選材和結(jié)構(gòu)

1.5.1選擇材料

材料特征主要包括化學腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕等。在材料選擇的環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)當充分考慮材料的特征，合理選擇材料，比如面對晶間腐蝕時，應(yīng)選用經(jīng)過固溶處理的碳鋼或者不銹鋼，因為這些材料能夠一定程度上應(yīng)對晶間腐蝕，最大限度地避免泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。

1.5.2選擇物料

如果發(fā)現(xiàn)物料有腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)選用不銹鋼，比如全不銹鋼結(jié)構(gòu)、不銹鋼結(jié)構(gòu)、復(fù)合板結(jié)構(gòu)等，具體選擇哪種結(jié)構(gòu)還需要充分考慮各種不銹鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢，對比分析各類不銹鋼結(jié)構(gòu)的制造工藝、經(jīng)濟性能等，結(jié)合實際使用需求合理選擇不銹鋼結(jié)構(gòu)。例如，若同時存在應(yīng)力腐蝕與晶間腐蝕，為了最大限度地避免異常情況的出現(xiàn)，最好選擇全不銹鋼結(jié)構(gòu)。

1.5.3內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)的選擇

內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)主要包括兩類，分別是傳統(tǒng)型的灌鉛式內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)和脹貼式的內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)適用范圍不同，其優(yōu)劣勢也存在較大差別。其中，灌鉛式內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)由于釜體間與內(nèi)襯之間填充有鉛，具有較好的傳熱能力，較強的剛度，所以它不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)突變的情況，目前這種結(jié)構(gòu)主要被用在應(yīng)力腐蝕環(huán)境中。然而，需要注意的是，在灌鉛的環(huán)節(jié)，一定要對溫度做出嚴格的管控，有效避免因為溫度過高而對釜體造成損壞，再加上鉛的熔點比較低，因此要將其溫度控制在260℃內(nèi)。

1.5.4選擇合適的封頭型式

反應(yīng)釜封頭的主要型式有半球型封頭、平蓋封頭這兩種，對于某些容積小的反應(yīng)釜，需要選擇平蓋封頭，從而實現(xiàn)與法蘭容器結(jié)構(gòu)的有效連接，而一些容積較大的反應(yīng)釜，要根據(jù)其釜體受力、布置等特點選擇半球型封頭。

1.5.5將內(nèi)筒與夾套組裝起來endprint

對于長度為15m的內(nèi)簡部分需要采用立式組裝的方式，在組裝之前，要在夾套內(nèi)增設(shè)兩個導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的長度最少為內(nèi)筒長度的三分之一，并在套入三分之一后，使用導(dǎo)軌將內(nèi)簡滑入夾套中。

1.5.6關(guān)于選材和結(jié)構(gòu)注意事項的研究

在選材和結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)需要注意這兩點：①盡量體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡單化：反應(yīng)釜內(nèi)各個結(jié)構(gòu)的設(shè)計盡量體現(xiàn)簡單化，始終遵循簡潔、流暢的原則，盡量避免在反應(yīng)釜的底部設(shè)置排污口，從而有效防止因物料聚積導(dǎo)致反應(yīng)釜腐蝕性破壞現(xiàn)象的發(fā)生。②確保夾套錐部的強度：在進行套錐與反應(yīng)釜連接處相關(guān)設(shè)計的時候，需要對套椎部的厚度進行校驗，從而確保套錐部的強度。

2高壓反應(yīng)釜的制造要點

2.1釜體內(nèi)外封頭表面形狀

無論使用的是灌鉛式的結(jié)構(gòu)還是脹貼式的結(jié)構(gòu)，為了確保釜體內(nèi)外封頭表面的形狀與另外一個封頭表面的形狀能夠吻合，需要將已經(jīng)成形的兩個封頭重新重疊并進行沖，用外封頭作為模具，并組對內(nèi)封頭，從而有效避免兩者組對后產(chǎn)生較大的間隙，降低組焊后焊接殘余應(yīng)力的缺陷。

2.2保證間隙均勻

相關(guān)人員要嚴格按照圖樣要求對襯層與基層之間的間隙做出控制，脹貼的間隙為8mm，灌鉛的間隙為7mm，通過加強對組裝時襯層與基層之間的間隙的合理控制，從而確保間隙的均勻性，有效提高反應(yīng)釜成形的質(zhì)量。

2.3預(yù)裝內(nèi)外釜體

在內(nèi)外釜體預(yù)裝的過程中，為了確保上封頭精加工端面的尺寸，需要注意：上下封頭必須要設(shè)置在特定位置，以便于對各處的間隙做出控制；同時還要做好標記，保證正式組裝位置與預(yù)裝位置的一致性。

2.4設(shè)置停點

對組裝后各處的間隙進行嚴格管控，確保上、下封頭之間的間隙為5-8mm，堅決不要強行組裝。

2.5脹貼成形處理

在脹貼成形結(jié)構(gòu)的處理環(huán)節(jié)，也要嚴格按照圖樣的要求進行相關(guān)操作，加強對組裝過程中脹貼間隙預(yù)留環(huán)節(jié)的高度重視，與此同時還應(yīng)當確保內(nèi)襯頂部與反應(yīng)釜基體緊貼平順過渡，有效避免在脹貼成形后發(fā)生內(nèi)襯與法蘭襯環(huán)處焊接點斷裂的現(xiàn)象。

3結(jié)束語

綜上所述，設(shè)計過程與制造要點是確保高壓反應(yīng)釜質(zhì)量的前提條件，因此相關(guān)的設(shè)計人員要根據(jù)實際情況對反應(yīng)釜進行科學合理的設(shè)計，尤其是要加強對參數(shù)確定工作的高度重視：同時制造人員也要嚴格按照圖樣進行操作，并加強對制造過程的控制，從而有效提升高壓反應(yīng)釜的質(zhì)量。endprint