【正文】 因為實用化CAPP系統(tǒng)的引入，不僅可以大大減輕焊接技術人員的工作繁瑣程度，提高工作效率，而且有利于企業(yè)工藝設計文件的標準化及工藝文件的管理規(guī)范化，為適應當前日趨信息化的現(xiàn)代制造環(huán)節(jié)的需要創(chuàng)造必要的技術條件。 失控狀態(tài)判別圖（1）焊接缺陷統(tǒng)計本系統(tǒng)統(tǒng)計了變形、裂紋、扭曲、氣孔、撕裂、彎曲6種缺陷，可以按年份和月份分別統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設置了多種顯示統(tǒng)計缺陷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計圖，如線性統(tǒng)計圖，扇形統(tǒng)計圖、柱形統(tǒng)計圖，3D柱形統(tǒng)計圖，3D面積統(tǒng)計圖等8種?？刂茍D中的上、下控制界限，一般是用“三倍標準偏差法”(又稱3σ法)。而焊接缺陷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計主要用計數(shù)值控制圖來分析控制，下面主要介紹計數(shù)值控制圖。因此，焊縫的表面粗糙度，結構上死角，拐角，缺口，縫隙等都對應力腐蝕有很大影響。例如，氣孔引起的承載截面減小10%時，疲勞強度的下降可達50%。裂紋，未熔合和未焊透比氣孔和夾渣的危害大，它們不僅降低了結構的有效承載截面積，而且更重要的是產(chǎn)生了應力集中，有誘發(fā)脆性斷裂的可能。而焊接接頭中的裂紋常常呈現(xiàn)扁平狀，如果加載方向垂直于裂紋的平面，而裂紋兩端會引起嚴重的應力集中。凡由于晶間腐蝕和應力腐蝕造成破裂時沒有明顯的塑性變形，近于脆斷形式。韌性破壞的容器是在經(jīng)歷了大量的塑性變形以后才發(fā)生破裂的，容器破壞后的塑性變形表現(xiàn)為容器有明顯的鼓脹；且由于材料本身具有良好的塑性與韌性，容器韌性破壞時只產(chǎn)生一條較長的裂縫，而不產(chǎn)生碎片。(6)機械產(chǎn)品失效及其分析工作的累積統(tǒng)計資料可以提供技術信息、經(jīng)濟信息和人材信息，它可以反映經(jīng)濟工作、科學技術研究和人材培養(yǎng)方面的薄弱環(huán)節(jié)和失誤或失調(diào)，因此它是領導者們進行宏觀經(jīng)濟和技術決策重要的信息來源，它也是科學技術人員認識事物和改造事物的信息源泉。而在這一段筒體中最危險的地方出現(xiàn)在焊接區(qū)域，應加強焊接區(qū)域的強度與剛度。執(zhí)行全選命令。② 定義材料屬性：在彈性模量EX=2e5，泊松比PRXY=。（2）開孔接管區(qū)的材料屬性：筒體材料16MnR鋼，人孔接管材料Q235—BF，泊松比μ=。⑧.提供與其他程序接口。ANSYS具有強大的非線性分析功能，可進行幾何非線性、材料非線性及狀態(tài)非線性分析。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構造有限元模型；分析計算模塊包括結構分析、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示等圖形方式顯示出來，也可將計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 ANSYS軟件簡介ANSYS公司創(chuàng)建于1970年，ANSYS軟件是融結構、流體、電磁場、聲場和禍合場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由于有限元法是采用有限個有限大小的單元節(jié)點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的適應性，即可以適應各種復雜的結構、載荷及邊界條件，也可以計算由不同材料組合成的結構。有限元法于1956年開始，首先在飛機結構計算中提出用離散的有限單元體來代替連續(xù)體求解的基本思想和方法，但是由于計算機尚未迅速發(fā)展，有限元的使用和發(fā)展受到了很大的限制。為了確保儲罐在生產(chǎn)中的安全，工廠都會定期對儲罐進行檢修，其中包括外觀檢修，打開人孔進行檢查，做理化檢驗，無損檢測等等。其中容器設備的制作費、容器設備的安裝費用包括人工費、材料費、機械費。內(nèi)側(cè)高度h2：接管實際內(nèi)伸高度為零，故取h2＝0。選用螺紋管法蘭。人孔尺寸：公稱直徑Dg=450mm，接管尺寸dws＝480mm10mm。F＝19880＝4056N鞍座有效斷面平均應力 Mpa應力校核 σ9＜2/3[σ]t＝式中：bs為鋼制鞍座的腹板厚度，bs=δ2=6mm，由于鞍座的實際高度h=200mm＜1/3Rm=，所以Hs取h=200mm。鞍座墊板材料選16MnR，鞍座其余材料選用Q235—AF鋼。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。（1）計算質(zhì)量．筒體質(zhì)量 m1＝π(Di＋δe)δnL0109 ＝(1200+10)1020007850109 ＝597kg．單個封頭的質(zhì)量m2＝(查JBll53—73). 附件質(zhì)量m3(包括入孔，接管、液面計、平臺等)近似取m3＝400kg．充液質(zhì)量 液氨在0℃時的密度為640kg/m3，小于水的密度，故充液質(zhì)量按水的質(zhì)量考慮， m4＝ ＝[120022025+2109]1000109＝2799kg ．保溫層質(zhì)量 本設備不保溫，故m5＝0．設備最大質(zhì)量 m＝m1＋m2 ＋m3＋m4＋m5＝597＋2＋400＋2799＋0＝4053 kg（2）計算鞍座反力 F＝mg/2＝(4053)/2＝19880N臥式容器的支座有鞍座、圈座和支腿三種形式。（2）封頭厚度由于選用標準橢圓形封頭，所以其封頭形狀系數(shù)k=。（1）筒體厚度 δ=mm設計厚度δd＝δ十C2＝＝按GS709，取鋼板負偏差C1=考慮鋼板厚度系列取名義厚度δn＝10mm因δn＝10mm，查此情況下16MnR鋼的許用應力沒有變化，[σ]= 170 Mpa，所以上述計算成立。筒體和封頭的對接焊接，采用全焊透焊縫，并進行l(wèi)00％無損探傷，查表取焊縫系數(shù)Φ=。合成是氨生產(chǎn)的最后一道工序，由銅洗工段送來HN2混合氣與循環(huán)氣在油過濾器混合，H2:，在(32MPa,460520℃有鐵觸媒存在條件下合成氨。液氨儲罐主要用在化肥廠的合成氨的存儲工序中，現(xiàn)以吉林化學工業(yè)股份有限責公司化肥廠，年產(chǎn)30萬噸的合成氨工藝為例，來說明液氨儲罐的作用。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。無損探傷技術在對過程裝備的材料和整個制造過程以及在服役裝備檢驗方面起者重要的作用，另外，在缺陷評定方面的進步也有效地保證了裝備的安全性。②對于高溫抗氫用鋼，盡量減輕鋼的回火脆性和氫脆傾向。繼后，在石化企業(yè)、港口、油田、管道系統(tǒng)建造數(shù)十臺5浮頂儲罐。CAPP1 選題背景儲罐是一種用于儲存液體或氣體的密封容器，主要用于存儲或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設備，在化工、石油、能源、冶金、消防、輕工、環(huán)保、制藥、食品、城市燃氣等行業(yè)得到了廣泛的應用，儲存介質(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、氮氣、天然氣和城市煤氣等氣體，在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著不可替代的作用。接著對液氨儲罐的進行了詳細的結構設計, 并運用Auto CAD、Pro/Engineer軟件分別繪制了儲罐裝配圖和三維圖。：臥式承壓儲罐是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的設備，也是容易發(fā)生災難性事故的特殊設備，由于結構設計不合理而導致的事故占有較大的比例，所以正確合理的壓力容器結構設計是才能使安全使用。精確解法在解決彈性問題時通常已經(jīng)知道結構的形狀與幾何尺寸、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、結構的約束情況等。隨著容積的增大，儲罐在設計和使用中的安全可靠性就變得極為重要。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。臥式儲罐的端蓋分為平端蓋和碟形端蓋，平端蓋臥式儲罐可承受 40kPa 內(nèi)壓，碟形端蓋臥式儲罐可承受 內(nèi)壓。儲罐容積越大，單一位容積所需要的鋼材量越少。 然而我國臥式儲罐設計制造技術的還遠落后于世界先進水平，制造較困難，加工費用高，且焊接、檢驗技術要求高。 一、題目來源 題目來源：實際生產(chǎn)二、研究的目的和意義 儲罐是一種用于儲存液體或氣體的密封容器，主要用于存儲或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設備，在化工、石油、能源、冶金、消防、輕工、環(huán)保、制藥、食品、城市燃氣等行業(yè)得到了廣泛的應用，儲存介質(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、氮氣、天然氣和城市煤氣等氣體，在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著不可替代的作用。所以研究臥式儲罐設計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。 M. 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)外儲罐的發(fā)展和研究狀況．國內(nèi)外儲罐的發(fā)展隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展以及國家原油戰(zhàn)略儲備庫項目的實施，儲罐的大型化將成為發(fā)展的必然趨勢。相同的容積，由大罐組成要比小罐組成節(jié)省大投資。地下臥式儲罐必須設置加強環(huán)，加強還用角鋼煨制而成。液氨儲罐的設計溫度為40。目前儲罐及其部件的設計可以參照壓力容器的設計規(guī)范，其分為基于彈性失效準則的規(guī)則設計(Design by Rule)和基于塑性失效準則的“分析設計”(Design by Analysis)其中分析設計法是工程與力學緊密結合的產(chǎn)物，它不僅能解決壓力容器常規(guī)設計所不能解決的問題，而且代表了近代設計的先進水平。由于有限元法是采用有限個有限大小的單元節(jié)點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的適應性，即可以適應各種復雜的結構、載荷及邊界條件，也可以計算由不同材料組合成的結構。焊縫的焊接質(zhì)量也對容器的強度有很大的影響，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，可能會發(fā)生泄露、爆炸等危險事故。并利用ANSYS分析軟件對儲罐進行了應力分析，針對最大應力分布區(qū)域進行補強設計，有效地解決了用定量計算方法進行應力分析困難的缺點。而臥式液化氣儲罐是目前中、小型液化氣站儲存和運輸液化氣的主要容器之一，在石油化工行業(yè)中應用廣泛并占有相當大的比例，應用相當廣泛。20世紀80年代中后期，國內(nèi)開始建造10的大型浮頂儲罐，迄今為止，已經(jīng)先后在秦皇島、大慶、湛江等地建造了80余座10浮頂儲罐。③降低大型鋼錠中的夾雜物及偏析等缺陷以保證內(nèi)部性能均勻，提高鋼錠的利用率。目前工程上主要的檢驗方法有：射線探傷、超聲波探傷、表面探傷、聲發(fā)射探傷。 液氨儲罐的設計溫度為40℃。其主要生產(chǎn)工序有:①原料氣的制造。從合成工段送來的液氨進入入671液氨倉庫，在液氨倉庫中，液氨的主要貯藏設備為液氨貯槽，并在此分發(fā)給下游工廠或工段。根據(jù)氨的腐蝕程度，取腐蝕裕量C2＝2mm。（2）封頭厚度由于選用標準橢圓形封頭，所以其封頭形狀系數(shù)k=計算厚度δ=mm設計厚度δd＝δ＋C2＝＋2＝取C2＝，故名義厚度δn＝10mm，且許用應力也沒有發(fā)生變化，所以上計算成立。計算厚度δ=mm設計厚度δd＝δ＋C2＝＋2＝取C2＝，故名義厚度δn＝12mm，且許用應力也沒有發(fā)生變化，所以上計算成立。而常用的儲罐、儲槽、換熱器等臥式容器設備常選用鞍式支座予以支承，所以此設備也選用鞍座。因此，國標JB4731還規(guī)定當滿足，A≤，最好使（Rm為圓筒的平均半徑，Rm＝ Ri＋δn/2=605mm，Ri為圓筒的內(nèi)徑）。鞍座標記：JB/T4712—92，鞍座A 1200（1）筒體軸向彎矩計算．筒體中間處截面的彎矩 ＝106N [σ]t＝113 Mpa，為鞍座腹板材料Q235—AF的許用應力。所有的接管材料選用10號鋼無縫鋼管，法蘭材料選用16Mn(鍛)，接管長度從罐體的外壁算起，罐頂?shù)慕庸荛L度可取150 mm，罐底的接管長度可取100 mm。法蘭標記：HG20598 法蘭 Th25—（4）安全閥管口、壓力表管口、備用管口三個管口均用同種法蘭、接管結構和尺寸，具體定位尺寸見液氨儲罐裝配圖。內(nèi)側(cè)有效高度：h2＝取兩者的最小值，故取h2＝0。（1）容器的制作費①筒體和封頭的制作費查手冊可知，當容器采用雙橢圓形封頭，體積V＜5 m3時，、。但是隨著儲罐的使用，儲罐的結構、壁厚等參數(shù)都發(fā)生了變化，儲罐在這種變化下還能不能滿足工作的要求，這就需要我們對儲罐的現(xiàn)狀進行分析，做出判斷。到上個世紀70年代，廣泛使用，壓力容器界也開始使用有限元方法解決容器中的具體問題。近年來許多功能較強的有限元軟件的不斷涌現(xiàn)，前后處理功能的不斷改進，可以輸入比以前更少的信息便可以自動生成網(wǎng)格及載荷移置，像ANSYS, NASTRAN等軟件還有等效線性化后處理功能，并將結果整理出圖象輸出，極大地方便了設計者。經(jīng)過30多年的發(fā)展，ANSYS逐漸為全球工業(yè)界廣泛接受。 ANSYS主要技術特點ANSYS作為一個功能強大，應用廣泛的有限元分析軟件，其技術特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①.數(shù)據(jù)統(tǒng)一。⑤.智能網(wǎng)格劃分。ANSYS提供了與多數(shù)CAD軟件及有限元分析軟件的接口程序，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換。（3）由上面的數(shù)據(jù)對儲罐的人孔開孔區(qū)進行應力分析，具體分析過程見下文詳解。（3）創(chuàng)建筒體與接管模型液氨儲罐在整體上具有前后和左右對稱性，由于僅考慮內(nèi)壓作用下的應力狀況，為此有限元模型可利用結構的對稱性取開孔接管區(qū)的1/4建模。執(zhí)行求解命令。在人孔接管處設置加強圈，防止引起的裂紋、變形等容器失效。近十年來，大量的地使用了各種和結構的焊接容器，并且積累了許多經(jīng)驗，但是壓力容器仍然有許多事故發(fā)生。（2）脆性破壞壓力容器的脆性破壞，主要是指容器在沒有發(fā)生或未充分發(fā)生塑性變形時就破裂或爆炸的破壞。焊縫缺陷是造成鍋爐、壓力容器失效和事故的主要原因，因此，必須對焊縫缺陷的危害性有充分的認識。焊縫中的夾雜物具有不同的形狀和包含不同的材料，但其周圍的應力集中與空穴相似。尤