(1.武汉东海石化重型装备有限公司，湖北 武汉 430200；2.湖南中先智能科技有限公司，湖南 长沙 410138)

随着科学技术的发展，石化设备也是越来越大型化，接管口径也越来越大型化，这就对石化设备的设计制造提出了更高要求；伴随电算化的进步，对管道附加给接管的载荷由以前的粗略方法正在向精细计算转变[1]；越来越多的大型石化设备异形接管要求考虑接管在三个方向的轴力、弯矩的工况，常规设计已经不能满足其设计制造的要求，应力分析设计方法在解决此类问题的计算上，就可能将各类工况考虑得更全面，可更好地服务于设计及制造。本文即是通过有限元分析软件ANSYS18.0对该二段成环一级冷凝器接管N1的结构进行分析计算后，再做详尽的应力分析和强度评定，最后得出安全可行的结论，并提出合理的建议。文中所提及的材料参数均来自GB/T 150.1～150.4-2011《压力容器》[2]。

1 有限单元法原理[3]

弹性体的有限单元法[4]：

[K]•[δ]=[F]

(1)

式中，[F]为节点载荷矩阵；[δ]为节点位移列阵；[K]为结构总刚矩阵。

2 有限元应力分析

2.1 设备及接管简图

二段成环一级冷凝器M1接管外径(Do)为61×11.7mm，锥体规格内径(Di)为1 586/3 000×19.7mm，管箱短节规格内径(Di)为3 000×19.7mm，N1管口短节内径(Di)为1 586×19.7mm(以上各厚度均为考虑0.3mm负偏差)。计算模型见图1。

图1 计算模型

2.2 设计参数

该设备设计寿命为15年，其中壳程介质为热水，设计压力为1.0MPa，操作压力为0.8MPa，设计温度为120℃，操作温度为85℃，腐蚀裕量为3mm，焊接接头系数为0.85；其中，管程介质为工艺物料，设计压力为0.35MPa，操作压力为-0.089MPa，设计温度为260℃，操作温度为229.3℃，腐蚀裕量为0mm，焊接接头系数为1.0。……