吸收塔塔体封头应力分析
课程设计--高压容器筒体与封头连接处应力分析
高压容器筒体与封头连接处应力分析1、问题描述某高压容器设计压力为P=16MPa，筒体内径为R=900mm，筒体壁厚为T1=100mm，封头壁厚为T2=48 mm，筒体削边长度L=95 mm，试对该高压容器筒体与封头连接区进行应力分析，并进行优化。
2、分析问题由于主要讨论封头与筒体过渡区的应力状态，故忽略封头上其他结构，建立如下模型，其中筒体长度远大于边缘应力衰减长度，此处取用体长度为Lc=1200 mm。
有限元采用PLANE82单元，并设定轴对称选项。
通体下端各节点约束轴向位移，球壳对称面上各节点约束水平位移，内部施加均匀压力面载荷。
3、分析过程1、环境设置（1）以交互模式进入ANSYS,在总路径下建立子路径，工作文件名取为wb（2）设置标题：执行Utility Menu>Change Title命令，弹出Change Title 命令，输入wb ，单击OK按钮，关闭对话框。
（3）初始化设计变量：执行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令，弹出Scalar Paramerters对话框，输入数据。
2、定义单元材料（1）定义单元类型：执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types 对话框。
（2）单击OK，退回至Element Type对话框。
（3）设置对称轴选项：在Element Type对话框中，单击Option按钮，设置PLANE82 element type options 选项，在Element behavior K3 下拉框中选择Axisymmetric，单击OK。
（4）定义材料属性：执行Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Model命令，弹出如下对话框：（5）单击Isotropic项，弹出如下对话框：3、创建模型（1）生成球壳部分子午面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>PartialAnnulus命令，弹出如下对话框（左），生成图形（右）：（2）生成筒体子午面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle >By 2 Corners命令。
平板封头与椭圆形封头应力测定及分析
平板封头与椭圆形封头应力测定及分析摘要压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。
椭圆形封头和平板封头容器的应力分布情况先从理论上分析了并采用电测法测量其应力，结合ANSYS有限元分析方法进行比较讨论。
应力分析的目的就是求出结构在承受载荷以后，结构内应力分布情况，找出最大应力点或求出当量应力值，然后对此进行评定，以把应力控制在许用范围以内。
经过此次实验并将实验数据与ANSYS有限元法分析所得到的数据进行了对比，得到了以下的分析结果：在实际测得数值与理论数值有些不一样，一些点的误差比较大，实验测得数据与ANSYS所得到的数据相接近。
关键词：压力容器；平板封头；椭圆形封头；应力分析；ANSYS有限元法ABSTRACTPressure vessel is internal or external to gas or liquid pressure, and the security requirements of a sealed container.Analyses the stress distribution in the ellipse head and Flat head containers theoretically,and measures the stress by electrical measurement method,then carries on compare and discuss by combining ANSYS finite element analysis method.The purpose of stress analysis is to find out the structure load, the structure, the stress distribution of the greatest stress or equivalent to stress the value,then this assessment, to put the stress in a control within. after the experiment and experimental data and ansys the finite-element method analysis of data in contrast, the following analysis results：experimental and theoretical values measured there are some differences，the error of some points are relatively large the experimental measured results obtained in good agreement with ANSYS.Keywords:Pressure vessel；Flat head；Ellipse head；Stress analysis；Using the ANSYS finite element metho目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1压力容器的结构 (1)1.1.1压力容器典型组成 (1)1.2压力容器主要分类 (3)1.2.1 按介质危害性分类 (3)1.2.2 压力容器分类 (4)1.3世界压力容器规范标准 (6)1.3.1 国外主要规范标准简介 (7)1.3.2 国内主要规范标准简介 (9)第二章椭圆形封头与平板封头的应力分析并计算 (12)2.1载荷分析 (12)2.1.1载荷 (12)2.1.2载荷工况 (14)2.2椭圆形封头的应力分析并计算 (14)2.2.1 回转薄壳的不连续分析 (15)2.2.2 无力矩理论的基本方程 (16)2.2.3薄壁圆筒理论计算公式推导 (19)2.2.4 椭圆形封头理论计算公式推导 (20)2.2.5理论计算并分析已知椭圆形封头的应力 (22)2.3平板封头应力分析 (23)2.3.1 概述 (23)2.3.2 圆平板对称弯曲微分方程 (24)2.3.3 圆平板中的应力 (29)2.3.4理论计算并分析已知圆平板封头的应力 (32)第三章实验法进行封头的应力测定及分析 (34)3.1电测法测定封头应力 (34)3.1.1 电测法的目的、原理及要求 (34)3.1.2实验前装置及仪器准备 (36)3.1.3 实验步骤 (36)3.1.4 电测法实验结果 (36)3.1.5 理论计算与实验结果对比并分析 (38)第四章有限元法对封头进行应力分析 (42)4.1 ANSYS有限元分析简介 (42)4.1.1 ANSYS软件提供的分析类型 (42)4.2 ANSYS对已知平板封头应力分析 (43)4.2.1 ANSYS对已知平板封头应力分析步骤 (43)4.3 ANSYS对已知椭圆形封头应力分析结果 (52)第五章数据处理及误差分析 (56)5.1对椭圆形封头和平板封头的数据处理 (56)5.2将计算法、实验法、有限元法的结果进行对比并进行误差分析 (57)第六章结论 (58)参考文献 (59)致谢.......................................................................................................................... 错误！未定义书签。
封头大开孔接管应力分析研究与问题避免
AN SYS 有限元软件可将此类单元退化为五面体和 四面体单元, 因而这类单元具有良好的适应能力。图 1 表示了空间计算方案的约束设置、 载荷分布及在 对称面上的网格划分情况。 计算时按 3 mm 的腐蚀 裕量来确定实际计算尺寸, 如厚度取 67 mm。
图 1 接管结构及空间力学模型示意
Ξ 收稿日期: 1999201225 作者简介: 刘俊明 (19562) , 男 (汉族) , 山西临县人, 1982 年毕业于北京化工学院化机专业, 获学士学位, 1987 年毕业于 大连理工大学化机研究班, 现为太原理工大学副教授, 从事化工设备及压力容器的教学与科研工作。
要是限制了周向变形。由于该接管厚度相对较大, 有
效地限制了接管处的周向变形, 因而使实际接管处
的最大主应力 (Ρ1max = 10917 M Pa) 大大小于无接管 开孔的应力峰值 (Ρ1max= 29618 M Pa)。 3 结语
对封头大开孔偏置接管区的应力状况, 可采用
笔者所述方法进行 2 种轴对称结构尺寸的应力计
面绕设备轴线旋转而成, 这就是说接管部分的径向
尺寸扩大了 200 mm , 即图 2 中的 r= 710 mm。由于 扩大了接管尺寸, 螺栓力 F 要按式 (1) 作相应的增
加, 垫片压力 q 则应根据环面的增大相应减小, 以保
持载荷作用与接管偏置时等效。
图 2 表示了轴对称方案的网格划分和约束设置 情况。 实施轴对称方案的目的是试图确定实际结构
isymm etrica l fin ite elem en t m ethod, the influence facto rs fo r stresses in nozzle’s reg ion a re resea rched1T he ca lcu la2 tion resu lts show tha t the sp ecia l p rob lem fo r non2cen tra l loca ted la rge d iam eter nozzle can be p rop erly changed in2 to ax isymm etrica l p rob lem , and then the stress ana lysis w ill be ca rryed on ea sily1 Key words: head; fin ite elem en t; nozzle; stress analysis
氨合成塔封头结构设计与应力分析
ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔ ｎ ａ ｄ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓａ ｄ ｒ ｆ ＧＢ１ ０；ＡＮＳ ｏｔ ａ ｅ ｗ ｓ ａ ｐ ｉ ｄ ｔ ｕ ｌ ｈ ｄ ｌｏ ｈ ｈ ｌ ｃ ｖ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｓｒ ｓ ５ ＹＳ ｓ ｆ ｒ ａ ｐ ｌ ｏ ｂ ｉ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｏ ｅ ｎ ｈ ｔｅ ｓ ｗ ｅ ｄ
目前 ，国 内氨合 成塔 的常规 设计 采用 弹性 强度 理论 ，用较 大 的安全 系数 来保 证 其安 全性 ，局 部设
计 采 用 近似 计 算 。 而分 析 设 计 使 用 的 Ａ Ｓ Ｓ软件 ＮＹ
能够 很好 地模 拟 计算 各 种工 况下 的应 力水 平 ，为结 构 的设计 提 供依 据 。
替 循环 排 列 ，最外 层套 筒为 光 气使 用。从 各 个套 筒
内流 出的 流体 ，靠 出 口流速 差异 形 成 的 径 向脉 动 ，
进 行 适 度 的 混 合 ． 随 后 使 流 体 的 流 动 尽 可 能 接 近 活
求 ，该 发 明提 出了在 整 个流 通截 面上 ．实现 分层 环 状 流体 输入 的套 筒分 布 式反应 器 。采 用套 筒分布 式
Ｓ ｒ ｔ ａ ｓｇ ｎ Ｓ ｒ ｓ ｔ ｕｃｕｒ ｌＤｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｓＡｎａｙ ｉ ｆｔ ｅＡｍ ｍ ｏ ａ ｌｓｓｏ ｈ ｎｉ
Ｓ ｎ ｈ ｔｃＴｏ ｒＳ ｅｌ ｖ ｒ ｙ ｔ ｅｉ ｗｅ ｈ ｌ Ｃｏ ｅ
Ｚｎ ｅ ｇＬｉｇ ｈ ｎｚｉ
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｔ ｃ ｕ ａ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｇｈ ｃ ｅ ｋ ｏ ｅ ａ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｌ ｓｇ ｎ ｔ ｎ ｔ ｈ ｃ ｆｔ ｍｍｏ ｉ ｙ ｔ ｅｉ ｏ ｒｓ ｅｌｃ ｖ ｒｗ ｓ ｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｕ ｄ ｒ ｈ ｎ ａ ｓ ｎ ｈ ｔ ｔｗｅ ｈ ｌ ｏ ｅ ａ ｅｅ ｍｉ ｅ ｃ
Φ1600 SO2填料吸收塔设计(碟形封头)
Φ1600 SO2填料吸收塔设计（碟形封头）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求塔体内径：1600mm 设计压力：0.8MPa工作温度：25℃塔高；12500mm偏心质量：2500kg 偏心距离： 1600mm介质：二氧化硫、焦炉气、吸收液等液体密度： 998.2kg/m3液体表面张力：940896kg/h2 气体密度：1.257kg/m3气体流量：5000m3/h 混合气体粘度：0.065kg/(m.h)场地类别：Ⅱ基本风压：3000N/m2地震强度:82．指定查阅的主要参考文献及说明①GB150—98《钢制压力容器》以及《相关标准》②《机械制图》，清华大学出版社③《塔设备设计》③《材料与零部件》,《化工设计手册》编写组，上海人民出版社3．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 资料收集，阅读文献，完成开题报告3月2 日至3月25日2 完成所有结构设计和设计计算作3月26日至4月21日3 完成所有图纸绘制4月22日至5月22日四川理工学院毕业论文4 完成设计说明书及图纸的修改5月23日至6月1日5 答辩准备和毕业答辩6月2 日至6月10日摘要填料塔是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。
例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。
气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。
结构较简单，检修较方便。
广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。
填料塔的塔身是一直立圆筒，底部装有填支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。
气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
变压吸附塔封头裂纹原因分析及处理措施
化 工 机 械 ２０１８年
பைடு நூலகம்
变压吸附塔封头裂纹原因分析及处理措施
钟 灵 １ 钟 俊 飞 ２
（１．成 都 玉 龙 化 工 有 限 公 司 ；２．哈 尔 滨 工 业 大 学 交 通 科 学 与 工 程 学 院 ）
第 ４５卷 第 ４期 化 工 机 械
４６７
１．８ＭＰａ、温度 ３０℃。经油水分离器分离游离水后 从 ＶＰＳＡ装置的主塔底部进入，顶部出 来，再进入 副塔 底 部，变 换 气 中 ＣＯ２ 被 吸 附 剂 吸 附 下 来，副 塔出口为合格 的 Ｈ２、Ｎ２，供 生 产 合 成 氨 用 气。 当 吸附 一 定 时 间 后，该 吸 附 塔 转 为 再 生，经 过 １３级 均压降解吸 ＣＯ２，将压力降低到接近 常 压 后，真 空 泵从主 塔 抽 出 的 ＣＯ２ 气 体 供 生 产 尿 素 用 气；真 空 泵从副塔抽出的气体通过循环压缩机加压后送回 低变气入口 重 新 吸 附。从 工 作 原 理 看 出，吸 附 塔 从 吸 附 结 束 到 再 次 吸 附 需 要 经 历 吸 附 结 束 、均 降 、 逆放、抽 空、均 升、最 终 充 压 和 再 次 吸 附 ７个 重 要 过程为一个循环周期。 ２ 变 压 吸 附 塔 结 构 与 技 术 参 数
某 公 司 于 ２００７ 年 新 建 一 套 处 理 变 换 气 （３５０００Ｎｍ３／ｈ）改 良 一 段 法 变 压 吸 附 脱 碳 装 置， 在主塔（提纯塔）出口设置副塔（净化 塔），两塔均 装满吸附剂。 主 塔 主 要 是 脱 除 和 回 收 提 浓 ＣＯ２， 大部分 ＣＯ２ 在 主 塔 被 脱 除 和 回 收 提 浓，出 口 气 中 未被吸 附 的 ＣＯ２ 含 量 在 １％ ～５％。 副 塔 起 净 化 精制工 艺 气 的 作 用，将 主 塔 出 口 气 中 的 ＣＯ２ 进 一 步吸 附 脱 至 ０．２％ 以 下，待 吸 附 结 束 后，经 １３级 均压回收吸附塔中不能被吸附的 Ｈ２、Ｎ２。 均 压 级 数越多，Ｈ２、Ｎ２ 的 损 失 越 小，解 吸 ＣＯ２ 气 纯 度 越 高，也就是 ＣＯ２ 被吸附剂吸附，剩下的主要是 Ｈ２、 Ｎ２ 供生产 合 成 氨 用 气。 然 后 均 压 降 解 吸 吸 附 剂 中的 ＣＯ２ 气 体 供 生 产 尿 素 用 气，由 此 达 到 分 离 气 体的目的。
基于ANSYS Workbench 的不同形式压力容器封头的应力分析
河南科技 Henan Science and Technology
工业技术
基于 ANSYS Workbench 的不同形式 压力容器封头的应力分析
邵海磊 郭海伟
（郑州四维新材料技术研究院有限公司，河南 郑州 450000）
摘 要：本文运用 ANSYS Workbench 有限元分析软件对储氢罐压力容器在单位压力（1MPa）下的应力状态进
由图 5 可以看出，径向应力在筒身部分几乎保持不 变，封头部分出现应力集中现象。随着椭圆半轴的增加， 封头呈球形时，筒体部分的径向应力保持不变，椭圆封头 上接近筒身的连接点处的径向应力逐渐减小，并且在封 头为球形时，封头与筒身的径向应力相等。随着椭圆半 轴的长度大于筒身半径，封头部分的径向应力又开始逐 渐变大。
由图 6 可以看出，内壁上切向应力的分布呈“W”形， 切向应力在筒身部分基本保持不变，在与封头的接触处 逐渐减小，过了连接点后快速增加，然后急剧下降，再趋 于稳定，在连接点处存在应力集中现象。随着椭圆半轴 的增大，应力集中现象逐渐减小，在身与封头上的切向应 力分布也越均匀。
Abstract: This paperused ANSYS Workbench finite element analysis software to analyze the stress state of hydrogen storage tank pressure vessel under unit pressure (1MPa), and obtainedthe stress distribution on the inner wall of the cylinder and the head under elliptical head and spherical head. At the same time, the radial, tangential and circumfer⁃ ential stresses of the elliptical head pressure vessels with different half-axis lengths were calculated, and compared with the stress distribution of the spherical head, the form of the head with good stress distribution was obtained. Keywords: pressure vessel；dish head；stress analysis；ANSYS Workbench
(完整word版)吸收塔塔体和裙座的课程设计
课程设计题目学院专业班级学生学号指导教师二〇一五年一月十日目录1.前言 (1)2.设计概述 (1)3.塔体选材 (2)4.按设计压力计算筒体和封头壁厚 (2)4.1筒体壁厚 (2)4.2封头壁厚 (2)5.各种载荷计算 (3)5.1设备自重 (3)5.1.1塔体重 (3)5.1.2内构件重 (3)5.1.3保温层重 (5)5.1.4平台重 (6)5.1.5物料重 (6)5.1.6附件重 (6)5.1.7充水重 (6)5.2风载 (7)5.2.1各段风载 (7)5.2.2各段风弯矩 (10)5.2.3地震载荷 (11)6.各载产生的轴向应力 (14)6.1设计压力产生的轴向应力 (14)6.2操作重量产生轴向压应力 (14)6.3最大弯矩产生的轴向应力 (15)7. 按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚 (16)7。
1按轴向拉应力验算筒体壁厚 (16)7.2按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚 (16)7。
3验算水压试验应力 (16)7.3。
1强度验算 (17)8。
基础环设计 (17)8。
1选取基环直径 (17)8.2基础环厚度计算 (18)9.地脚螺栓直径的计算 (19)9.1底座环上最大拉应力 (19)10. 焊缝结构设计 (19)结论 (19)参考文献 (20)1 前言塔设备的设计和选型是建立在对循环吸收工段、精制工段流程的模拟、优化的基础上。
在满足工艺要求的条件下,考虑设备的固定投资费用和操作费用，进行进一步模拟计算、设计和选型。
设计主要包括工艺参数设计、基本参数设计和机械设计.工艺参数设计对该塔的生产能力、分离效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、填料的选型和参数设计塔板负荷性能校核等内容的设计。
在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。
塔设备操作性能的优劣，对于整个装置的产品产量、质量、成本、能耗、“三废"处理及环境保护等均有重大影响.其作用实现气—液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。
浅析硫酸干吸塔塔底封头支座处局部应力计算与校核
浅析硫酸干吸塔塔底封头支座处局部应力计算与校核李亮【摘要】参考球壳局部应力计算方法,以工程实际中1台吸收塔为例,浅析了硫酸干吸塔塔底支座处封头局部应力的计算方法,并按照应力分析方法进行了校核,可供硫酸干吸塔塔底采用支承式支座设计时参考.【期刊名称】《硫酸工业》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】3页(P23-25)【关键词】硫酸生产;干吸塔;支承式支座;球冠形封头;局部应力【作者】李亮【作者单位】江苏奥祺晨特种金属材料集团有限公司,江苏盐城224500【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16干燥塔和吸收塔(统称干吸塔)是硫酸生产中重要设备之一，其常见结构为常压填料塔设备，高径比一般小于5，且塔径较大；塔底封头一般为球冠形封头，塔底因受出酸口结构的限制而普遍采用板式支承式支座支撑结构。
干吸塔高径之比一般较小，而且内部还有衬砖结构支撑，壳体的抗弯截面系数增大很快，壳体的壁厚主要取决于压力载荷或者最小壁厚。
从安全角度来看壳体的强度不会出现太大问题，但塔底封头在支座处却承受了较大的支座反力，如果封头厚度选用不当，可能会造成封头局部应力过大，导致封头失稳变形，严重影响干吸塔运行稳定性和安全性。
因此，为了干吸塔运行的稳定与安全性，有必要对受支承式支座支撑的塔底封头的局部应力计算与校核的方法进行分析和探讨。
鉴于目前支承式支座支撑结构的塔底封头局部应力的计算与校核方法并无相关标准可参考，笔者拟将支承式支座方形垫板当作球壳上的实心附件，参考相关文献和标准中关于球壳上设有方形实心附件时局部应力计算方法并结合实例，浅析硫酸行业干吸塔塔底封头支座处局部应力计算与校核的方法。
1 计算支座实际承受载荷干吸塔支承式支座承受载荷计算可采用JB/T 4712.4—2007《容器支座第4部分：支承式支座》的相关公式：Pe=a·m0·g(1)Pw=1.2fi·q0·Do·H0(2)P=Pe+0.25Pw(3)(4)式(1)～(4)中，Q为支座实际承受载荷，N；q0为基本风压，N/m2。
甲醇合成塔封头与筒体焊接部位应力有限元分析
甲醇合成塔封头与筒体焊接部位应力有限元分析
对于厚壁压力容器设计而言，由于其压力较高，筒体部位发生弹塑性变形，应力沿壁厚方向分布不均匀，应用GB150设计规范进行常规设计具有一定的局限性，通过ansys软件进行边缘应力的模拟计算，是对厚壁容器设计边缘应力及主应力计算的有效方法，对设计者也是优化设计方案的手段。
标签：甲醇合成塔;应力分析;有限元
甲醇合成生产的工艺过程中，甲醇合成塔（管式反应器）是整個生产过程中最重要的设备，而设计合成塔最重要的技术就是尽量高效地移走和利用反应放的热量。
该设备采用低循环气流能控制反应的最高温度，且在温度相等的条件下反应，由于其反应温度高（反应温度达到265℃）、压力属于中压范围（反应压力在5.3MPa），在进行设计过程中，如果按照GB150规范进行设计，考虑到边缘应力的自限性和局部性，其筒体和封头连接处的边缘应力一般不予考虑，但是，因为甲醇合成塔工况比较复杂，应该考虑边缘应力的影响，下面借助于ansys软件对甲醇合成塔筒体和封头连接处的局部应力进行分析，以解决按照常规设计引起的应力计算不够精确的不足。
塔式容器整体应力分析及评定
收稿日期:2003207221作者简介:杨国义(19652),男,吉林人,高级工程师,工学硕士,从事压力容器标准及技术咨询工作。
文章编号:100027466(2004)0120036203塔式容器整体应力分析及评定杨国义,寿比南,梅林涛(全国锅炉压力容器标准化技术委员会,北京 100029)摘要:从压力容器分析设计的角度详述了塔式容器整体应力分析的过程、方法及评定原则,对一些分析过程中的关键性问题进行了说明,为解决塔器分析设计提供了可供工程参照的方法。
关 键 词:塔器;应力分析;有限元法;强度中图分类号:T Q 0531301 文献标识码:AStress analysis and evaluation for whole vertical slender vesselY ANG G uo 2yi ,SH OU Bi 2nan ,MEI Lin 2tao(China National S tandardization C ommittee on Boilers and Pressure Vessels ,Beijing 100029,China )Abstract :Detail in formation of stress analysis process ,method and evaluation principle for whole slender vessels in the aspect ofpressure vessel analysis design method are given ,s ome key problems in the analysis w orks are als o clarified.The designer can use the same method for the slender vessel analysis design.K ey w ords :slender vessel ;stress analysis ;finite element method ;strength 分析设计方法是通过对所分析的设备在分析载荷作用下产生的应力进行详尽的分类,对不同应力对应的应力强度给予不同许用极限,进而实现设备的有效设计[1],其工程设计的合理性愈来愈受到压力容器行业重视。
吸收_稳定三塔裂纹形成原因及措施
经验交流 收稿日期:2004207230作者简介:黄卫东(19682),男(汉族),江苏姜堰人,高级工程师,学士,主要从事设备管理工作。
文章编号:100027466(2005)0120069203吸收2稳定三塔裂纹形成原因及措施黄卫东1,王 玮1,申劲松1,蔡海军1,田 杰1,李 军2,李永健2(1.中石油乌鲁木齐石化公司炼油厂,新疆乌鲁木齐 830019;2.兰州石油机械研究所,甘肃兰州 730050)摘要:通过检验分析,找出了某蜡油催化装置吸收2稳定三塔连续多年出现表面裂纹的原因,并提出了有效的防护措施。
关键词:塔;吸收2稳定系统;裂纹;防护措施中图分类号:T Q 05315;TG 17219 文献标识码:BAnalysis on cracking on three tow ers in absorption 2stabilization system and its countermeasureH UANG Wei 2dong 1,W ANG Wei 1,SHE N Jin 2s ong 1,C AI Hai 2jun 1,TI AN Jie 1,LI Jun 2,LI Y ong 2jian 2(1.C NPC Urumchi Petro 2chemical C orporation Oil Refinery ,Urumchi 830019,China ;nzhou Petroleum Machinery Research Institute ,Lanzhou 730050,China )Abstract :By means of inspection analysis ,the reas ons of surface cracking forming were found out ,which existed on the threetowers in a wax catalysis unit ,and the countermeasure of controlling surface cracking forming were proposed.K ey w ords :tower ;abs orption 2stabilization system ;cracking inspection 某石化公司炼油厂蜡油催化装置的吸收2稳定三塔于1987年全部更新,三塔的设计压力为1.58MPa ,设计温度为200℃。
吸收塔塔体封头应力分析资料
第二章吸收塔塔底封头应力分析2.1 吸收塔结构与工艺吸收塔的工艺，操作工况，主要结构陈述一下，把图纸放上去。
2.2 有限元建模与计算2.2.1 模型的建立由于塔底封头处的应力状态为本文研究的重点，因此，为简化计算，不考虑塔体上接管等局部结构对塔底应力状态的影响，将整个塔体作为轴对称结构处理，建立二维轴对称模型，如图2-4所示。
其中，将塔板与格栅组合成的复杂结构等效为刚度和强度都较大（设置较高的弹性模量和屈服强度）的钢板置于塔内，将填料、吸附剂等塔内内件及工艺介质对各层钢板的作用力等效为均布压力P，塔体及钢板的自重设为G。
图2-4 塔体二维轴对称结构图2.2.2 网格划分塔体的网格划分如图2-5所示，采用CAX4R或CAX3单元，共划分21598个节点，18647个单元，其中局部可能应力集中的区域采用较密集的网格。
图2-5 网格划分2.2.3 材料参数冷却塔塔体材料为16MnR钢，其性能参数见表2-1，此外，塔板与格栅的等效钢板的弹性模量E取为600GPa，屈服强度σy取为600MPa。
表2-1 塔体材料16MnR刚的性能参数材料温度TºC 密度ρ(g/mm3)弹性模量E(GPa)屈服强度σy(MPa)16MnR 200 7.86 200 3192.2.3 载荷与边界条件根据工厂提供的吸附塔操作数据可知，增加塔的产量后，塔体内部填料、吸附剂及介质等的总重量约为2550t，将此重量均匀分布给各层塔板与格栅等效钢板，可得各层钢板承受的质量为2550/13=196t，等效钢板的面积为π[30002-(425+30)2]=2.76×107mm2，因此每层等效钢板所承受的均布压力P=0.07MPa。
另外，取重力加速度g=9.8m/s2。
设置图2-4所示模型的左边界为轴对称边界，限制裙坐支撑的塔体部分的各个方向移动与转动。
2.3 结果与讨论2.3.1 整体应力分布利用有限元ABAQUS软件，根据上述模型及载荷与边界条件，计算得到塔体的应力分布。
高压压力容器筒体与封头连接处应力分布的有限元分析
高压压力容器筒体与封头连接处应力分布的有限元分析作者：马夕瑞李宁罗超韩雄宗孙涛来源：《科技视界》2015年第24期【摘要】随着科技的快速发展，高压容器作为承压设备已普遍应用于各个领域，因而对高压容器的设计分析尤为重要。
其中压力容器的不连续区往往是压力容器的高应力区，这些不连续区的几何形状一般较为复杂，很难用解析法进行精确求解。
而由传统算术型过渡到有限元模型的方法，使设计更加简便，更加直观地表达了各应力区的受力状况，所以，计算这些区域通常需采用有限元法进行计算。
【关键词】有限元模型；筒体；封头；不连续区；应力分析0 引言在世界范围内，ANSYS已经成为化工设备行业乃至整个机械行业分析软件的主流。
尤其是近十年来，ANSYS软件在化工设备行业发挥着巨大作用，成为该行业分析设计事实上的标准。
ANSYS也为推动CAE分析设计在该领域的普及做出了卓有成效的工作，为提高我国化工设备设计，特别是压力容器的分析设计水平做出了巨大贡献。
1 问题描述现已知压力容器设计压力p=16MPa（H），设计温度T=200℃，材料为16MnR。
筒体内径R1=770mm，壁厚t1=95mm；封头内径R2=780mm，厚度t2=50mm。
筒体双边削薄长度l=90mm。
试对筒体与封头连接区进行应力分析。
2 有限元模型由于主要是分析筒体与封头过渡区的应力分布，故可以忽略封头上的其他结构，如开孔接管，建立图1所示有限元分析力学模型，由于简体长度远大于边缘的衰减长度，故可取简体长度L=1000mm。
图1 有限元分析力学模型图2.1 几何模型根据压力容器的已知各基本尺寸，利用Arbitrary按照一定的先后顺序，生成点、线、面，再由面建立生成的几何模型，如图2所示：图2 压力容器的几何模型图2.2 有限元模型利用ANSYS按照轴对称模型，自上而下建立压力容器剖面区域的有限元模型，如图3所示：图3 压力容器有限元模型图2.3 边界条件压力容器在载荷的作用下，各个部分都会发生弹性变形和位移，但又由于压力容器的结构为轴对称结构，故底部的中心线几乎没有任何变化（如图4），并对其进行全部自由度施加约束，使其接近真实状况。
基于ANSYS的高温高压压力容器筒体与封头应力分析
技术应用与研究2018·06113Chenmical Intermediate当代化工研究基于ANSYS 的高温高压压力容器筒体与封头应力分析＊向微媛 王咸鼎 朱攀 候亭波（北方民族大学化学与化学工程学院 宁夏 750021）摘要：压力容器在我国化工、纺织、石油冶炼等传统行业中是必不可少的关键装备。
在实际生产过程中，高温高压是工艺生产过程中会遇到的工况，会在压力容器筒体和封头连接处产生较大的应力集中，会影响压力容器正常工作。
本文借助于计算机有限元ANSYS15.0软件，对压力容器在高温高压条件下，筒体与封头连接处进行应力分析模拟，为压力容器设计提供一定的参考价值。
关键词：压力容器；高温高压；有限元ANSYS；应力分析中图分类号：T 文献标识码：AStress Analysis of Cylinder and Head of High-temperature and High-pressure PressureVessel Based on ANSYSXiang Weiyuan, Wang Xianding, Zhu Pan, Hou Tingbo(Chemistry and Chemical Engineering Department of Northern Nationalities University, Ningxia, 750021)Abstract ：Pressure vessel is an essential key equipment in traditional industries such as chemical industry, textile industry and petroleumsmelting in China. In the actual production process, high-temperature and high-pressure are the working conditions that will be met in the process of production, which will generate greater stress concentration at the connection between the cylinder and the head of the pressure vessel, and will affect the normal operation of the pressure vessel. In this paper, with the help of computer finite element ANSYS 15.0 software, the stress analysis and simulation of the connection between cylinder and head of pressure vessel under high-temperature and high-pressure conditions are carried out, which provides some reference value for the design of pressure vessel.Key words ：pressure vessel ；high temperature and high pressure ；finite element ANSYS ；stress analysis1.引言压力容器在我国能源化工、纺织等传统高能耗行业有着非常重要的作用，随着科学技术的进步和实际需求，生产许多产品时，其工况条件都是在高温高压环境下进行的，对压力容器筒体与封头所能承受的压力提出了更高的要求。
吸收塔顶0Cr13短管开裂原因分析及解决办法
吸收塔顶0Cr13短管开裂原因分析及解决办法刘朋【摘要】对中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司3.50 M/a重油催化裂化装置吸收塔顶两处材质为0Cr13的短管开裂原因进行分析.根据0Cr13不锈钢特点及其焊接性能,分析了贫气组分、贫气中硫化氢在一定条件下对0Cr13材质的影响、硫化氢对金属的腐蚀和影响.进一步通过吸收塔0Cr13接管的微观组织分析,确定短管开裂主要原因为短管材质硬度远远超过标准,Cr元素含量低于标准要求为造成开裂的内部原因,硫化氢腐蚀和焊接残余应力是短管开裂的外部原因,提出了控制0Cr13短管产生裂纹的关键措施.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2014(044)010【总页数】3页(P58-60)【关键词】0Cr13短管;成分标准;硫化氢腐蚀;开裂【作者】刘朋【作者单位】中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司,辽宁省大连市116031【正文语种】中文中国石油化工股份有限公司大连石化分公司3.50 Mt/a重油催化裂化装置在2009年的运行中，吸收塔顶短管产生开裂，在2010年停工检修中对吸收塔顶两处DN150安全阀短管和一处吸收塔顶抽出DN350短管进行了更换，短管材质均为0Cr13无缝不锈钢管。
2012年5月，吸收塔顶DN150安全阀与吸收塔连接的两根短管又出现裂纹，其中南侧短管根部出现三处纵向裂纹，北侧短管根部出现一处50°横向裂纹，2012年6月DN350塔顶抽出短管中部出现一处横向裂纹。
装置降量生产，吸收塔操作压力降至0.9 MPa，对开裂的短管进行包套注胶处理，在吸收塔顶增加两台可燃气体检测报警仪，对吸收塔顶进行每日巡检，确保吸收塔能够安全平稳运行。
1 吸收塔概况吸收塔于2002年11月正式投用，其规格为φ3 400 mm×41 673 mm×(20+3) mm，塔盘类型为双溢流ADV浮阀塔盘，共40层。
主要介质为油气+汽油。
简述封头冲压加工时的应力状态 -回复
简述封头冲压加工时的应力状态-回复封头冲压加工是一种常见的金属加工方法，用于制造金属容器、储罐、炉头等器件。
在封头冲压加工过程中，材料会受到外部负荷的作用，从而产生应力状态。
本文将一步一步地回答"[简述封头冲压加工时的应力状态]"这个问题，并对应力分布、材料变形以及应力的影响进行讨论。
第一步：理解封头冲压加工的过程封头冲压加工是利用冲击力将平板金属材料冲击成具有特定形状的封头。
这个过程通常涉及到多道工序，例如预切、冲压和精整等。
首先，选取合适的封头模具，在冲压机上以较高的速度将平板金属材料冲击到模具中，然后使用压力和模具形状对其进行加工和塑性变形，最终得到所需的封头形状。
第二步：分析封头冲压加工的应力分布在封头冲压加工过程中，材料受到外部冲压负荷的作用，会导致材料内部应力的产生和分布。
通常情况下，应力分布是非均匀的，主要集中在材料的边缘和冲压区域。
边缘处的应力较大，而中央区域的应力较小。
这是因为边缘处的材料受到较大的压力，从而产生较高的应力；而中央区域的材料受到较小的压力，所以应力较小。
第三步：探讨封头冲压加工中的材料变形封头冲压加工过程中，材料发生塑性变形。
位于模具内部的金属材料受到高速冲击力的作用，产生了压力和剪切力，从而引起了材料的塑性流动和变形。
材料的塑性变形会导致其形状、尺寸和力学性能的改变。
在封头冲压加工中，材料往往会出现厚度减小、周向拉伸和径向收缩等变形现象。
第四步：研究应力对封头冲压加工的影响应力是封头冲压加工过程中的一个重要因素，它对材料的性能和加工结果有着重要的影响。
首先，应力的大小和分布直接影响了材料的变形行为。
较大的应力会导致材料塑性变形的加剧，而较小的应力会使材料难以塑性变形。
其次，应力还会引起材料的弹性变形和应力集中现象。
应力集中可能导致材料的开裂和破裂，从而影响封头冲压加工的质量和效率。
总结：封头冲压加工过程中的应力状态是非常复杂的。
应力分布不均匀，主要集中在边缘和冲压区域；材料发生塑性变形，导致形状、尺寸和力学性能的改变；应力对封头冲压加工具有重要的影响，它决定了材料的变形行为和加工效果。
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第二章吸收塔塔底封头应力分析
2.1 吸收塔结构与工艺
吸收塔的工艺，操作工况，主要结构陈述一下，把图纸放上去。
2.2 有限元建模与计算
2.2.1 模型的建立
由于塔底封头处的应力状态为本文研究的重点，因此，为简化计算，不考虑塔体上接管等局部结构对塔底应力状态的影响，将整个塔体作为轴对称结构处理，建立二维轴对称模型，如图2-4所示。
其中，将塔板与格栅组合成的复杂结构等效为刚度和强度都较大（设置较高的弹性模量和屈服强度）的钢板置于塔内，将填料、吸附剂等塔内内件及工艺介质对各层钢板的作用力等效为均布压力P，塔体及钢板的自重设为G。
图2-4 塔体二维轴对称结构图
2.2.2 网格划分
塔体的网格划分如图2-5所示，采用CAX4R或CAX3单元，共划分21598个节点，18647个单元，其中局部可能应力集中的区域采用较密集的网格。
图2-5 网格划分
2.2.3 材料参数
冷却塔塔体材料为16MnR钢，其性能参数见表2-1，此外，塔板与格栅的等效钢板的弹性模量E取为600GPa，屈服强度σy取为600MPa。
表2-1 塔体材料16MnR刚的性能参数
材料
温度T
ºC 密度ρ
(g/mm3)
弹性模量E
(GPa)
屈服强度σy
(MPa)
16MnR 200 7.86 200 319
2.2.3 载荷与边界条件
根据工厂提供的吸附塔操作数据可知，增加塔的产量后，塔体内部填料、吸附剂及介质等的总重量约为2550t，将此重量均匀分布给各层塔板与格栅等效钢板，可得各层钢板承受的质量为2550/13=196t，等效钢板的面积为π[30002-(425+30)2]=2.76×107mm2，因此每层等效钢板所承受的均布压力P=0.07MPa。
另外，取重力加速度g=9.8m/s2。
设置图2-4所示模型的左边界为轴对称边界，限制裙坐支撑的塔体部分的各个方向移动与转动。
2.3 结果与讨论
2.3.1 整体应力分布
利用有限元ABAQUS软件，根据上述模型及载荷与边界条件，计算得到塔体的应力分布。
图2-6给出了塔体的整体应力分布图，由图2-6可见，塔体在底部封头支撑处存在明显的应力集中，应力最大位置位于封头外表面支撑所在位置的两侧，最大值达到319MPa，超过了塔体封头材料16MnR钢在200 ºC时的屈服强度。
局部应力集中区
图2-6 塔体整体应力分布
2.3.2 塔体底部封头局部应力分布
为详细考察塔底封头局部区域的应力分布情况，取图2-7中所示的路径P1，图2-8~2-12分别给出了此局部区域的Mises应力、最大主应力、径向应力S11、轴向应力S22、周向应力S33的分布云图及沿路径P1的应力分布规律。
取路径P1即是为了更直观的表示此局域的应力大小与分布情况。
由图2-8可见，封头在此支撑对应位置的外表面存在明显应力集中，有较大区域的应力超过了材料的屈服强度，即发生了屈服。
而由图2-9可知，封头在此局部区域的最大主应力甚至达到了365MPa，超过了16MnR钢的屈服强度。
图2-7 路径
P1
（a ） Mises 应力分布云图
M i s e s 应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的Mises 应力分布
图2-8 塔体封头局部区域的Mises 应力分布
P1
（a ） 最大主应力分布云图
最大主应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的最大应力分布
图2-9 塔体封头局部区域的最大主应力分布
（a ） 径向应力S11分布云图
径向应力S 11
/(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的径向应力分布
图2-10 塔体封头局部区域的径向应力分布
（a ）轴向应力S11分布云图
轴向应力S 22 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的轴向应力分布
图2-11 塔体封头局部区域的轴向应力分布
（a ）周向应力S11分布云图
周向应力S 33 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的周向应力分布
图2-12 塔体封头局部区域的周向应力分布
显然，有以上分析可知，若增加吸收塔的产量，由于塔内内件及工艺介质的重量的增加，会导致塔体底部封头在塔内支撑所在位置的外表面局部区域发生明显塑性屈服，因此，为保证设备的使用安全，需对塔底封头的应力集中区域进行补强。
2.4 结论
第三章吸收塔塔底封头补强后应力分析
3.1 塔底封头补强策略
补强板是最常见的补强策略，。
补强板厚度36mm，长度1200mm
3.2 有限元建模与计算
3.2.1 补强后的塔体结构的网格划分
图3-1给出了补强后塔底封头的局部网格划分。
图3-1 补强后塔底封头的局部网格划分
3.2.2 材料参数、载荷及边界条件
补强板选用材料与塔体材料一致，为16MnR，材料性能参数见表2-1。
载荷与边界条件与2.3节相同。
3.3 结果与讨论
3.3.1 补强后塔体的整体应力分布
图3-2给出了塔底封头补强后塔体的整体应力分布图，由图3-2可见，塔体在底部封头在补强板补强后应力较补强前发生明显较低，最大应力位置仍位于支撑所在位置的封头外表面，但最大值仅为197MPa，显著低于16MnR钢在200 ºC
时的屈服强度。
图3-2 补强后塔体的应力分布
3.3.2 塔体底部封头补强后的局部应力分布
与2.3节类似，为详细考察塔底封头补强后局部区域的应力大小及其分布情况，取图3-3中所示路径P1，图3-4~3-8分别给出了补强后此局部区域的Mises 应力、最大主应力、径向应力S11、轴向应力S22、周向应力S33的分布云图及沿路径P1的应力分布规律。
P2
图3-3 路径P2
由图3-4~3-8可见，补强后封头在支撑对应位置的外表面仍存在一定的应力集中，但应力数值已有明显降低，均远远低于材料的屈服强度，因此，可以判定采用36mm补强板补强塔底封头具有有效性，可使封头的应力处在安全范围内。
M i s e s 应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的Mises 应力分布
图3-4 塔体封头补强后的局部Mises 应力分布
（a ） 最大主应力分布云图
最大主应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的最大主应力分布
图3-5 塔体封头补强后的局部最大主应力分布
（a ） 径向应力分布云图
径向应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的径向应力分布
图3-6 塔体封头补强后的局部径向应力分布
（a ） 轴向应力分布云图
轴向应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b ） 沿路径P1的轴向应力分布
图3-7 塔体封头补强后的局部轴向应力分布
（a ） 周向应力分布云图
周向应力 /(M P a )
距离d /(mm)
（b）沿路径P1的周向应力分布
图3-8 塔体封头补强后的局部周向应力分布3.4 结论。