【正文】 一、題目來源 題目來源：實(shí)際生產(chǎn)二、研究的目的和意義 儲(chǔ)罐是一種用于儲(chǔ)存液體或氣體的密封容器，主要用于存儲(chǔ)或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、冶金、消防、輕工、環(huán)保、制藥、食品、城市燃?xì)獾刃袠I(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，儲(chǔ)存介質(zhì)涵蓋了(丙烷、丁烷、丙烯、乙烯、液化石油氣、液氨等)液化氣體、氧氣、氮?dú)?、天然氣和城市煤氣等氣體，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可替代的作用。其種類很多，大體上有：滾塑儲(chǔ)罐，玻璃鋼儲(chǔ)罐，陶瓷儲(chǔ)罐、橡膠儲(chǔ)罐、焊接塑料儲(chǔ)罐等。就儲(chǔ)罐的性價(jià)比來講，現(xiàn)在以滾塑儲(chǔ)罐最為優(yōu)越，滾塑儲(chǔ)罐又可以分鋼襯塑儲(chǔ)罐，全塑儲(chǔ)罐兩大系，分別包括立式，臥式，運(yùn)輸，攪拌等多個(gè)品種。而臥式液化氣儲(chǔ)罐是目前中、小型液化氣站儲(chǔ)存和運(yùn)輸液化氣的主要容器之一，在石油化工行業(yè)中應(yīng)用廣泛并占有相當(dāng)大的比例。臥式儲(chǔ)罐的容積一般都小于100m3 ，通常用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)或加油站。年來隨著制造工藝的提高其容積有逐漸增大的趨勢。隨著容積的增大，儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)和使用中的安全可靠性就變得極為重要。然而我國臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)制造技術(shù)的還遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平，制造較困難，加工費(fèi)用高，且焊接、檢驗(yàn)技術(shù)要求高。所以研究臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)及其焊接工藝對我國石油化工等行業(yè)有著極其重要的意義。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱[1]呂宜濤,壓力容器制造質(zhì)量控制的研究，天津大學(xué)學(xué)位論文，1997年9月．[2]馬自勤,孫麗,王秀倫等：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹在CAPP信息管理中的應(yīng)用，大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2001年9月，第22卷，第3期．[3]王錦,張振明,黃乃康：集成環(huán)境下面向產(chǎn)品的 CAPP系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2000年4月．[4]肖凌,姚建初：集成環(huán)境下的計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2000年7月，第29卷，第4期．[5]趙麗萍,陳鴻：面向CAPP的工作流程管理研究與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2001年第17期．[6]高清,馬云輝，馬玉林：先進(jìn)制造系統(tǒng)中的質(zhì)量保證，高技術(shù)通訊，1995年5月．[7]張曙，張為民：新一代CAPP系統(tǒng)，組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，1996年第10期．[8]湯善甫,朱思明主編：化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，第2版，華東理工出版社，2004年12月[9] 陳祝年,焊接工程師手冊。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[10] [M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1985.[11]李俊斌，李彬喜 在役液氨儲(chǔ)罐應(yīng)力場有限元分析與安全評定 Technology amp。 Products技術(shù)產(chǎn)品版 [12]儲(chǔ)罐基礎(chǔ)知識(shí) 海川化工論壇[13]馬朝玲 液氨貯存設(shè)計(jì)分析 硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程 2004年第1期[14] 錢才富,段成紅,徐鴻,黎澎 大型臥式儲(chǔ)罐鞍座應(yīng)力分析 設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu) P2528[15]王永興,大型立式圓筒型儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì) 山西化工 第23 卷第4 期2003 年11 月[16] 常征,大型臥式罐熱處理 沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 第22卷第3期 2000年6月P200—202[17]王元文,臥式承壓儲(chǔ)罐可靠性優(yōu)化研究 化工裝各技術(shù) 第27卷第3期2006年P(guān)39—43[18] 何錫梁,壓力容器制造的CECAPP技術(shù) 任惠珍上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 第4卷 第1期 p39—42[19] . 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Forster Modeling of welded joints for design against fatigue Engineering with Computers (2003) 19: 142–151 DOI [22] JESUS1, and Validation of procedures for fatigue life assessment of a steelpressure vessel doi: 四、國內(nèi)外儲(chǔ)罐的發(fā)展和研究狀況．國內(nèi)外儲(chǔ)罐的發(fā)展隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展以及國家原油戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫項(xiàng)目的實(shí)施，儲(chǔ)罐的大型化將成為發(fā)展的必然趨勢。目前世界上已建成的大型儲(chǔ)罐數(shù)量逐年增加，如早在1967年在委內(nèi)瑞拉就建成了16的浮頂儲(chǔ)罐，1971年日本建成了20的浮頂儲(chǔ)罐，而世界產(chǎn)油大國之一的沙特阿拉伯也已成功建造了20廳的浮頂儲(chǔ)罐。國內(nèi)大型儲(chǔ)罐發(fā)展從20世紀(jì)70年代開始，1975年，國內(nèi)首臺(tái)5浮頂儲(chǔ)罐在上海陳山碼頭建成。繼后，在石化企業(yè)、港口、油田、管道系統(tǒng)建造數(shù)十臺(tái)5浮頂儲(chǔ)罐。20世紀(jì)80年代中后期，國內(nèi)開始建造10的大型浮頂儲(chǔ)罐，迄今為止，已經(jīng)先后在秦皇島、大慶、儀征、鐵嶺、黃島、舟山、大連、山東、蘭州、上海、鎮(zhèn)海、燕山、湛江等地建造了80余座10浮頂儲(chǔ)罐。到目前為止，國內(nèi)建成并投入使用的最大容積的大型浮頂儲(chǔ)罐是中國石化集團(tuán)公司建造的油罐15。．儲(chǔ)罐大型化的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省鋼材，減少投資。儲(chǔ)罐容積越大，單一位容積所需要的鋼材量越少。相同的容積，由大罐組成要比小罐組成節(jié)省大投資。占地面積小，因?yàn)楣藓凸拗g要有一定的距離，所以在相同的容積情況下，用幾臺(tái)大罐比一群小罐的占地面積要節(jié)省的多。便于操作管理并且節(jié)省管線及配件。幾臺(tái)大罐與一群小罐相比，庫區(qū)管理要簡單的多，在檢修、維護(hù)、保衛(wèi)等方面都比較方便。．臥式液氨儲(chǔ)罐的簡介臥式儲(chǔ)罐的容積一般都小于100m3 ，通常用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)或加油站。臥式儲(chǔ)罐環(huán)向焊縫采用搭接，縱向焊縫采用對接。圈板交互排列，取單數(shù)，使端蓋直徑相同。臥式儲(chǔ)罐的端蓋分為平端蓋和碟形端蓋，平端蓋臥式儲(chǔ)罐可承受 40kPa 內(nèi)壓，碟形端蓋臥式儲(chǔ)罐可承受 內(nèi)壓。地下臥式儲(chǔ)罐必須設(shè)置加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)還用角鋼煨制而成。氨是生產(chǎn)含氮肥料及尿素的基木原料，一般以液態(tài)的形式從合成氨工廠送到這些肥料廠。這就需要設(shè)置液氨貯存設(shè)施，以確保原料供應(yīng)，為化肥廠連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造必要條件。氨在常壓下。故常壓下液氨需要 ，而在常溫下應(yīng)在壓力容器內(nèi)貯存。按照不同地區(qū)的氣溫和貯存條件的變化，液氨的貯存原則上可在33—43內(nèi)，以控制其相應(yīng)汽化壓力確定工藝方案。一般采用壓縮、低溫或兩者結(jié)合的方法，因此有三種貯存工藝，即加壓常溫、加壓低溫和常壓低溫。國內(nèi)通常將液氨的這二種貯存工藝稱為常溫中壓、降溫低壓和低溫常壓。液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為40。而降溫低壓工藝是利用制冷系統(tǒng)將液氨適當(dāng)冷凍貯存，相應(yīng)降低了貯存設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力以減薄其壁，從而降低儲(chǔ)罐的投資。至于低溫常壓工藝，則是將液氨冷凍至不高于它的沸點(diǎn)(低于33，視當(dāng)?shù)卮髿鈮憾?，使得液氨對應(yīng)的氣相壓力與大氣壓力相同或相近，從而可以采用常壓容器盛裝貯存，以最大限度降低儲(chǔ)罐投資。上述三種液氨貯存工藝對制造液氨儲(chǔ)罐的鋼材用量有很大影響，隨著儲(chǔ)罐的工作溫度降低，儲(chǔ)罐單位鋼材用量可貯存的液氨量顯著增大。若溫度降到0， —4000t液氨。若貯存在－33，則每噸鋼材用量可貯存40t液氨，儲(chǔ)罐容量可達(dá)4500t以上。．現(xiàn)階段研究狀況儲(chǔ)罐在石油化工行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，而且近年來隨著制造工藝的提高其容積有逐漸增大的趨勢。隨著容積的增大，儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)和使用中的安全可靠性就變得極為重要。目前儲(chǔ)罐及其部件的設(shè)計(jì)可以參照壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范，其分為基于彈性失效準(zhǔn)則的規(guī)則設(shè)計(jì)(Design by Rule)和基于塑性失效準(zhǔn)則的“分析設(shè)計(jì)”(Design by Analysis)其中分析設(shè)計(jì)法是工程與力學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅能解決壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)所不能解決的問題，而且代表了近代設(shè)計(jì)的先進(jìn)水平。為了確保儲(chǔ)罐在生產(chǎn)中的安全，工廠都會(huì)定期對儲(chǔ)罐進(jìn)行檢修，其中包括外觀檢修，打開人孔進(jìn)行檢查，做理化檢驗(yàn)，無損檢測等等。但是隨著儲(chǔ)罐的使用，儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)、壁厚等參數(shù)都發(fā)生了變化，儲(chǔ)罐在這種變化下還能不能滿足上作的要求，這就需要我們對儲(chǔ)罐的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，做出判斷?，F(xiàn)在最常用的分析就是應(yīng)力分析，其目的就是求出結(jié)構(gòu)在承受載荷以后結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力分布情況，找出最大應(yīng)力點(diǎn)或求出當(dāng)量應(yīng)力值，然后對此進(jìn)行評定，當(dāng)應(yīng)力值在許用范圍以內(nèi)時(shí)，結(jié)構(gòu)滿足要求，可以安全生產(chǎn)。當(dāng)應(yīng)力值超出許用應(yīng)力時(shí)，儲(chǔ)罐是危罐，應(yīng)該立即停止使用或者采取合適的方法來補(bǔ)救。常用的應(yīng)力分析的方法有兩種:一種是解析的方法，分為精確解，近似解。另一種是數(shù)值的方法，分為有限差分法，有限元法等。精確解法在解決彈性問題時(shí)通常已經(jīng)知道結(jié)構(gòu)的形狀與幾何尺寸、材料常數(shù)、彈性模量、泊松比、屈服極限、內(nèi)壓力、表面力、體積力、溫度載荷、結(jié)構(gòu)的約束情況等。由于有限元法是采用有限個(gè)有限大小的單元節(jié)點(diǎn)處相連所組合成的離散體代替連續(xù)的彈性體，這就是使用有限元法具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，即可以適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、載荷及邊界條件，也可以計(jì)算由不同材料組合成的結(jié)構(gòu)。近年來許多功能較強(qiáng)的有限元軟件的不斷涌現(xiàn)，前后處理功能的不斷改進(jìn)，可以輸入比以前更少的信息便可以自動(dòng)生成網(wǎng)格及載荷移置，ANSYS,NASTRAN理出圖象輸出，高溫蠕變分析、極大地方便了設(shè)計(jì)者。等軟件還有等效線性化后處理功能，并將結(jié)果整有限元法口前不僅用于彈塑性分析，還可以用于大變形與屈曲分析，斷裂分析等。用有限元法與數(shù)學(xué)規(guī)劃法相結(jié)合還進(jìn)行了不同載荷作用下的極限分析與安全性分析。有限元法作為一種有效的應(yīng)力分析方法正在成為壓力容器應(yīng)力分析的首要方法。五、研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路：(1) 臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由老師提供的數(shù)據(jù)和參數(shù)，來設(shè)計(jì)壓力容器，其中具體內(nèi)容有：選材，必要的計(jì)算，焊接工藝參數(shù)的確定，焊接工藝卡的生成等。(2) 經(jīng)濟(jì)性分析由所選材料、焊接方法、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)對容器的價(jià)格進(jìn)行評估，并選擇出較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。：臥式承壓儲(chǔ)罐是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的設(shè)備，也是容易發(fā)生災(zāi)難性事故的特殊設(shè)備，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致的事故占有較大的比例，所以正確合理的壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是才能使安全使用。焊縫的焊接質(zhì)量也對容器的強(qiáng)度有很大的影響，特別是中、高壓壓力容器或有危害性的容器，焊縫的質(zhì)量不過關(guān)，可能會(huì)發(fā)生泄露、爆炸等危險(xiǎn)事故。所以要合理設(shè)計(jì)焊縫位置和焊接工藝，并從分析容器所受應(yīng)力來進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。故需要解決的關(guān)鍵問題主要有:儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行應(yīng)力分析等。六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決的辦法 具備的條件以前所學(xué)到的理論知識(shí)、所用的課本、搜集到的資料、老師提供的參考資料等， Auto CAD二維工程圖軟件，還有計(jì)算機(jī)，圖書館，網(wǎng)絡(luò)資源等。 解決辦法在圖書館查閱化工容器設(shè)計(jì)的、設(shè)計(jì)手冊和雜志等相關(guān)書籍，借助網(wǎng)絡(luò)資源，在學(xué)校圖書館網(wǎng)站和一些化工機(jī)械論壇上查閱下載必要的資料，并在老師的指導(dǎo)，認(rèn)真思考、歸納總結(jié)，逐步解決在設(shè)計(jì)過程中遇到的理論性困難問題，及時(shí)補(bǔ)充學(xué)習(xí)缺乏的知識(shí)。在空閑時(shí)間多上機(jī)學(xué)習(xí)并熟練掌握上述的各種繪圖軟件和分析軟件。七．工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排搜集資料 第 4 周翻譯和開題報(bào)告 第 56 周臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 78 周焊接工藝設(shè)計(jì) 第 9 周容器失效分析 第1011周經(jīng)濟(jì)性分析 第 12 周撰寫論文 第1314周報(bào)于指導(dǎo)老師審查，修改 第 15 周準(zhǔn)備答辯 第 16 周八．指導(dǎo)教師審查意見 學(xué) 生：xxxxxxxxxx指導(dǎo)教師：xxxxxxxxxx【摘要】 本文首先介紹了壓力容器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對液氨儲(chǔ)罐作了簡單的介紹。接著對液氨儲(chǔ)罐的進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 并運(yùn)用Auto CAD、Pro/Engineer軟件分別繪制了儲(chǔ)罐裝配圖和三維圖。并利用ANSYS分析軟件對儲(chǔ)罐進(jìn)行了應(yīng)力分析，針對最大應(yīng)力分布區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，有效地解決了用定量計(jì)算方法進(jìn)行應(yīng)力分析困難的缺點(diǎn)。還從價(jià)格評估的角度對液氨儲(chǔ)罐作了經(jīng)濟(jì)性分析，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性。最后從焊接缺陷出發(fā)對儲(chǔ)罐進(jìn)行失效分析，并以VB語言為基礎(chǔ)，結(jié)合控制圖原理設(shè)計(jì)了一個(gè)缺陷分析的CAPP系統(tǒng)，從而完成了整個(gè)臥式液氨儲(chǔ)罐的分析設(shè)計(jì)過程?！娟P(guān)鍵詞】臥式液氨儲(chǔ)罐；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)力分析； 經(jīng)濟(jì)性分析；CAPPThe Design of the horizontal liquid ammonia storage tankStudent：xxxxxxxGuide teacher：Zxxxxxxx[Abstract] This paper introduced the development and trends of the re