【正文】 位置 A＝300mm其中：A為封頭切線到支座的距離為了防止臥式儲(chǔ)罐因操作溫度和安裝溫度不同而引起的熱膨脹，以及由于圓筒及物料的重量使圓筒防止彎曲等原因?qū)εP式儲(chǔ)罐引起的附加應(yīng)力，對(duì)于雙鞍座中的其中一個(gè)設(shè)計(jì)為固定支座（代號(hào)F），而另一個(gè)應(yīng)允許為可沿軸線方向移動(dòng)的活動(dòng)支座（代號(hào)S）。mm．支座處截面上的彎矩 = －105N因?yàn)橥搀w長(zhǎng)度L=2080mm≤6000mm時(shí)，可以很好的采光、氣體置換，檢驗(yàn)人員進(jìn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)和出入方便，所以只需要設(shè)置一個(gè)人孔即可。 接管位置示意圖（1）液氨進(jìn)出口 需要設(shè)計(jì)2個(gè)液氨進(jìn)出口，液氨進(jìn)口設(shè)置在筒體的頂部，出口設(shè)在罐底，具體定位尺寸見(jiàn)液氨儲(chǔ)罐裝配圖。法蘭標(biāo)記：HG20593 法蘭 PL25—（5）接管管口表根據(jù)工藝，操作和檢修的要求，設(shè)備接管如下表所示：符號(hào)公稱尺寸連接尺寸和標(biāo)準(zhǔn)用途和名稱A1～280HG20593 法蘭 PL80—液氨進(jìn)出口b450人孔 CⅠPg16 Dg450 JB58079入孔C1～220HG20593 法蘭 PL20—液位計(jì)口d25HG20598 法蘭 Th50—排污口e1～225HG20593 法蘭 PL20—安全閥及備用f20HG20593 法蘭 PL20—壓力表及備用注：采用法定計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)（如：HG等）公稱壓力用PN表示，單位采用Mpa。（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積．殼體多余金屬面積A1＝(B－d)(δe－δ) －2(δnt－C)[δe－δ)(1－fr) ＝(931－) (－) －2 ( )(1 )＝817 mm2式中：δe為筒體的計(jì)算厚度．接管多余金屬面積A2 接管計(jì)算厚度δtδt=Mpa接管多余金屬面積A2A2 ＝2h1(δet－δt) fr +2h2(δet－C2) fr＝2(－)= mm2．補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體，補(bǔ)強(qiáng)圈與接管的焊縫腰高均取8mm。由容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，筒體和封頭的總質(zhì)量： m＝m1＋m2 =603＋2＝860 kg故筒體和封頭的制作費(fèi)：S1＝860=②鞍座的制作費(fèi)由于單個(gè)鞍座的質(zhì)量為m3＝52kg ，50kg＜m3＜100 kg，故雙鞍座的制作費(fèi)： S2＝252=③接管的制作費(fèi) 當(dāng)接管直徑DN=25mm時(shí)，當(dāng)接管直徑DN=80mm時(shí)，故所有接管的制作費(fèi)： S3＝2＋6=④地角螺栓的制作費(fèi) 4個(gè)M20地角螺栓的制作費(fèi)為： S4＝4=⑤人孔的制作費(fèi)回轉(zhuǎn)蓋平漢法蘭人孔的制作費(fèi)：S5＝⑥容器設(shè)備的總制作費(fèi)SA ＝S1＋S2＋S3＋S4＋S5＝＋＋＋＋＝（2）容器設(shè)備的安裝費(fèi)查手冊(cè)可知，當(dāng)容器采用雙橢圓形封頭，體積V＜5 m3時(shí)，低合金鋼制筒體和封頭的安裝費(fèi)為： SB＝。現(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(duì)此進(jìn)行評(píng)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)。不僅在固體力學(xué)領(lǐng)域，而且在其他連續(xù)領(lǐng)域中也發(fā)揮了重要作用，解決了越來(lái)越多的工程問(wèn)題。有限元法目前不僅用于彈塑性分析，還可以用于高溫蠕變分析、大變形與屈曲分析，斷裂分析等。ANSYS軟件應(yīng)用十機(jī)械、航空航大、能源、交通運(yùn)輸、土木建筑、水利、電子、地礦、生物醫(yī)學(xué)、教學(xué)科研等眾多領(lǐng)域，ANSYS是這些領(lǐng)域進(jìn)行國(guó)際國(guó)內(nèi)分析設(shè)計(jì)技術(shù)交流的主要分析平臺(tái)。ANSYS使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)模型數(shù)據(jù)及求解結(jié)果，實(shí)現(xiàn)前后處理，分析求解及多場(chǎng)分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。ANSYS具有智能網(wǎng)格劃分功能，根據(jù)模型的特點(diǎn)自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格。⑨.良好的用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境。液氨儲(chǔ)罐在整體上具有前后和左右對(duì)稱性，由于僅考慮內(nèi)壓作用下的應(yīng)力狀況，為此有限元模型可利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性取開(kāi)孔接管區(qū)的1/4建模。 儲(chǔ)罐建模圖 網(wǎng)格劃分圖（4）劃分單元① 分別對(duì)接管端部、外圓直角邊、內(nèi)接管邊、設(shè)定的剖分份數(shù)，然后組合連接相鄰面，劃分單元格后如圖，在下圖中可以看出筒體和接管都已經(jīng)被劃分網(wǎng)格，詳細(xì)的命令流將在論文后附命令流文件。 加載圖（6）結(jié)果后處理① 顯示應(yīng)力云圖, 查看計(jì)算結(jié)果。5 液氨儲(chǔ)罐失效分析(1)失效分析可以減少和預(yù)防機(jī)械產(chǎn)品同類失效事故的重復(fù)發(fā)生，從而提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和減少經(jīng)濟(jì)損失，它是創(chuàng)建名牌機(jī)械產(chǎn)品的必由之路和科學(xué)途徑。這些事故中危害最大的是在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生突然的破裂，因此壓力容器的安全的核心問(wèn)題是防止容器發(fā)生破裂事故。經(jīng)常有兩種情況，一種是由于材料的脆性轉(zhuǎn)變而引起的容器脆性斷裂，二是由于焊縫存在嚴(yán)重缺陷和使用中產(chǎn)生的缺陷，導(dǎo)致容器在低應(yīng)力水平下的脆性破壞。焊接缺陷對(duì)容器失效的影響，主要是對(duì)結(jié)構(gòu)負(fù)載強(qiáng)度和耐腐蝕性能的影響。若焊縫中存在著密集氣孔或夾渣時(shí)，在負(fù)載作用下，如果出現(xiàn)氣孔間或夾渣的聯(lián)通（即產(chǎn)生豁口），則將導(dǎo)致應(yīng)力區(qū)的擴(kuò)大和應(yīng)力區(qū)的擴(kuò)大和應(yīng)力值的上升。（3）.焊接缺陷對(duì)脆性斷裂的影響脆斷是一種低應(yīng)力下的破壞，而且具有突發(fā)性，事先難以發(fā)現(xiàn)和加以預(yù)防，故危害最大。咬邊對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響比氣孔，夾渣大得多。前面已經(jīng)指出：應(yīng)力集中對(duì)疲勞強(qiáng)度有重大影響。 （3）防止產(chǎn)生夾渣的主要措施有：徹底清除渣殼和坡口邊緣的氧化度及多層焊道間的焊渣；正確運(yùn)條，有規(guī)律地?cái)噭?dòng)熔池，促使熔渣與鐵水分離；適當(dāng)減慢焊接速度，增加焊接電流，以改善熔渣浮出條件；選擇適宜的坡口角度；調(diào)整焊條藥皮或焊劑的化學(xué)成分，降低熔渣的熔點(diǎn)?？刂茍D的基本格式如下圖所示。再以中心線為基準(zhǔn)向上或向下量3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，就確定了上、下控制界限。下面以2001年14月份的幾種顯示方式為例子說(shuō)明該系統(tǒng)的功能： 面積統(tǒng)計(jì)圖顯示 線形統(tǒng)計(jì)圖顯示 柱狀統(tǒng)計(jì)圖顯示從上面的3種統(tǒng)計(jì)圖可以看出，該系統(tǒng)可以很方便的對(duì)不同時(shí)期的焊接缺陷進(jìn)行比較分析，顯示方式直觀而簡(jiǎn)單，一目了然。7 結(jié)束語(yǔ) 為期半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)在忙碌而緊張的節(jié)奏中很快就要結(jié)束了，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也圓滿完成了，雖然過(guò)程很緊張而忙碌，給人的感覺(jué)卻很充實(shí)。從控制圖上的曲線可以看出，2001年12月分產(chǎn)品的合格率，超出了控制界下限，故為失控狀態(tài)，所以也應(yīng)該采取及時(shí)措施來(lái)控制合格率的穩(wěn)定?？刂茍D上的點(diǎn)子超出控制界限外或恰好在在界限上，為失控狀態(tài)；(2) 控制界限內(nèi)的點(diǎn)子排列方式有缺陷，呈現(xiàn)非隨機(jī)排列，為失控狀態(tài)。離散型的數(shù)值，比如，一個(gè)產(chǎn)品批的不合格品件數(shù)?？刂茍D應(yīng)用的預(yù)防原則20字：“查出異因，采取措施，保證消除，不再出現(xiàn)，納入標(biāo)準(zhǔn)”。（5）.焊接缺陷對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響通常應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂總是從表面開(kāi)始。此外，錯(cuò)邊和角變形能引起附加的彎曲應(yīng)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的脆性破壞也有影響，并且角變形越大，破壞應(yīng)力越低。夾渣對(duì)強(qiáng)度的影響與其形狀和尺寸有關(guān)。容器失效的例子中，很多原因都是由于焊接缺陷或使用過(guò)程中的缺陷造成的，焊接缺陷對(duì)容器失效的影響是不可忽略的因素，所以研究焊接缺陷對(duì)容器的失效分析有著重要的意義。（4）腐蝕破壞由于介質(zhì)的腐蝕性使容器材料發(fā)生各種形式的腐蝕。（1）韌性破壞 容器超壓而發(fā)生的顯著的塑性變形后的破壞叫做韌性破壞。它是經(jīng)濟(jì)立法工作中重要程序和基礎(chǔ)技術(shù)工作，從而可提高經(jīng)濟(jì)法的完整性、科學(xué)性和客觀權(quán)威性。也基本符合ANSYS分析應(yīng)力云圖所顯示中的最小的應(yīng)力區(qū)域。約束接管端面軸向位移：選中Areas，By Location，Y coordinates，在Min，Max中輸入Ln+Rci+Tc，On Areas命令，單擊Pick All按鈕，在新對(duì)話框中設(shè)定UY。 GUI過(guò)程（1）環(huán)境設(shè)置初始化變量，輸入下表參數(shù)。下面將對(duì)液氨儲(chǔ)罐的人孔開(kāi)孔接管區(qū)為代表進(jìn)行應(yīng)力分析。⑦.可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)藕合功能。ANSYS提供了數(shù)種求解器，用戶可以根據(jù)分析要求選擇合適的求解器。在國(guó)內(nèi)，ANSYS第一個(gè)通過(guò)了中國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)認(rèn)證并在國(guó)務(wù)院十七個(gè)部委推廣使用。因而，有限元法已被公認(rèn)為工程分析的有效工具，受到普遍的重視。此外，還把結(jié)構(gòu)所受到的各種載荷按一定的方法化為等效的節(jié)點(diǎn)載荷。因此，載荷在容器中所產(chǎn)生的應(yīng)力與分布以及對(duì)容器失效的影響也就各不相同。4 液氨儲(chǔ)罐的應(yīng)力分析儲(chǔ)罐在石油化工行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，而且近年來(lái)隨著制造工藝的提高其容積有逐漸增大的趨勢(shì)。3 液氨儲(chǔ)罐的經(jīng)濟(jì)性分析由前面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的尺寸數(shù)據(jù)和選材，結(jié)合相關(guān)的資料，我們要對(duì)液氨儲(chǔ)罐的制造和安裝的總成本價(jià)格進(jìn)行估計(jì)，再和儲(chǔ)罐的市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行比較，做出設(shè)計(jì)調(diào)整，進(jìn)行簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。．補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 開(kāi)孔直徑d＝Di＋2 C，＝（480－210）＋2＝本筒體開(kāi)孔直徑d＝＜Di/2＝600mm，滿足等面積法開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的使用條件，故可以用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。由于接管較長(zhǎng)，要設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋加強(qiáng)。由于沒(méi)有設(shè)計(jì)手孔和檢查孔，需要經(jīng)常打開(kāi)人孔蓋進(jìn)行檢查，為了方便打開(kāi)人孔蓋，選用快開(kāi)式，并根據(jù)儲(chǔ)罐的公稱直徑和公稱壓力，查手冊(cè)，選擇回轉(zhuǎn)蓋平焊法蘭人孔，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB58079，C型密封面，Ⅰ類材料。(1)周向應(yīng)力計(jì)算設(shè)墊板不起加強(qiáng)作用，查GBl50—89，取周向彎矩系數(shù)K6 = =，．在鞍座處橫截面最低點(diǎn)處 MPa式中k=,考慮容器焊接在鞍座上 其中：b2為筒體承受周向壓應(yīng)力的有效長(zhǎng)度。支座高度H=200mm,鞍座寬度b＝150mm；腹板厚6mm；墊板寬270mm，墊板厚6mm；底板長(zhǎng)880mm底板寬170mm，底板厚10mm；筋板寬140mm，筋板厚度6 mm，鞍座質(zhì)量52kg。否則由于容器外伸端的作用使支座截面處的應(yīng)力過(guò)大。（3）材料性能 20R鋼板的抗腐蝕性能比16MnR鋼要好，但是考慮到儲(chǔ)存介質(zhì)液氨的腐蝕性不是很強(qiáng)，而且16MnR鋼比20R鋼板的強(qiáng)度高，機(jī)械加工性能和焊接性能指標(biāo)都明顯要好，所以選用板更合適。（1）筒體厚度 δ=mm設(shè)計(jì)厚度δd＝δ十C2＝＝按GS709，取鋼板負(fù)偏差C1=。首先選用16MnR鋼為材料，來(lái)計(jì)算筒體和封頭的厚度。儲(chǔ)罐選用臥式，液體靜柱壓力很低，可不記入設(shè)計(jì)壓力中。即通過(guò)壓縮、水洗、銅洗等工序?qū)⑺浩械腃02和CO除去。儲(chǔ)罐容量可達(dá)250—4000t液氨。 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。自動(dòng)焊接技術(shù)和焊接機(jī)器人的使用使大型容器上百米的縱焊縫、環(huán)焊縫和接管的鞍形焊縫實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，提高了焊接質(zhì)量和效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。通過(guò)降低碳的含量，同時(shí)加入微量合金元素以保證鋼材有一定的剛度，不斷提高煉鋼技術(shù)使鋼水雜質(zhì)含量大幅度降低。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(guó)之一的沙特阿拉伯也已成功建造了20的浮頂儲(chǔ)罐。 analysis of economic。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。五、研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)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(lái)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。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。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。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。臥式儲(chǔ)罐環(huán)向焊縫采用搭接，縱向焊縫采用對(duì)接。到目前為止，國(guó)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(guó)石化集團(tuán)公司建造的油罐15。 . Jung Development of an automated design system of a CNG posite vessel using a steel liner manufactured using the DDI process DOI (2004) 24: 781–788[20] M. PERL_1 and Y. GREENBERG_2 Threedimensional analysis of thermal shock effect on innersemielliptical surface cracks in a cylindrical pressure vessel International Journal of Fracture 99: 161–170, 1999. 1999 Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands.[21] J. Rudolph 年來(lái)隨著制造工藝的提高其容積有逐漸增大的趨勢(shì)。就儲(chǔ)罐的性價(jià)比來(lái)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。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(chǎng)有限元分析與安全評(píng)定 Technology amp。國(guó)內(nèi)大型儲(chǔ)罐發(fā)展從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，1975年，國(guó)內(nèi)首臺(tái)5浮頂儲(chǔ)罐在上海陳山碼頭建成。便于操作管理并且節(jié)省管線及配件。這就需要設(shè)置液氨貯存設(shè)