曾玲芝

（长沙威重化工机械有限公司）

氨合成塔封头结构设计与应力分析

曾玲芝*

（长沙威重化工机械有限公司）

按GB 150规范对氨合成塔的封头进行了结构设计和强度校核；利用ANSYS软件建立封头模型并对该模型进行了应力分析；选择封头对应处的ANSYS计算结果与经典公式计算结果作对比，检验了ANSYS结果的正确性。

氨合成塔 封头 结构设计 应力分析 压力容器

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ANSYS软件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。

本文按GB 150规范对氨合成塔的封头进行结构设计和强度校核；利用ANSYS软件对该封头模型进行应力分析，获得了几个重要的结论。

1 球形封头强度计算及校核

氨合成塔球形封头结构如图1所示，所用材料为Q345R。设计温度下球形封头的计算厚度 δ为：

式中 δ——球形封头的计算厚度，mm；

图1 封头结构

2 球形封头应力分析

容器开孔后，在孔边附近的局部地区会达到很大的应力值。压力容器中这种应力集中现象，通常用应力集中系数来表示。

（1）经典力学计算

①对于球壳上平齐接管，由

计算出接管1应力集中系数

（2）有限元计算

考虑到模型的不对称性，建模时采用全模型，其结构如图2所示。采用solid 185实体单元，以自由方式与扫掠方式划分网格，其网格图如图3所示。

①接管端面施加平衡面载荷，应力云图见图 4～图 7。

图2 球形封头实体模型