【正文】 補(bǔ)充學(xué)習(xí)缺乏的知識。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。當(dāng)應(yīng)力值超出許用應(yīng)力時，儲罐是危罐，應(yīng)該立即停止使用或者采取合適的方法來補(bǔ)救。若溫度降到0， —4000t液氨。故常壓下液氨需要 ，而在常溫下應(yīng)在壓力容器內(nèi)貯存。．臥式液氨儲罐的簡介臥式儲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。20世紀(jì)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、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浮頂儲罐。 Chul Kim 臥式儲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。而臥式液化氣儲罐是目前中、小型液化氣站儲存和運(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。 Products技術(shù)產(chǎn)品版 [12]儲罐基礎(chǔ)知識 海川化工論壇[13]馬朝玲 液氨貯存設(shè)計分析 硫磷設(shè)計與粉體工程 2004年第1期[14] 錢才富,段成紅,徐鴻,黎澎 大型臥式儲罐鞍座應(yīng)力分析 設(shè)計與結(jié)構(gòu) P2528[15]王永興,大型立式圓筒型儲罐的設(shè)計 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 第22卷第3期 2000年6月P200—202[17]王元文,臥式承壓儲罐可靠性優(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 第4卷 第1期 p39—42[19] . Choi 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。幾臺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。氨在常壓下。上述三種液氨貯存工藝對制造液氨儲罐的鋼材用量有很大影響，隨著儲罐的工作溫度降低，儲罐單位鋼材用量可貯存的液氨量顯著增大?，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，結(jié)構(gòu)滿足要求，可以安全生產(chǎn)。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。六、完成畢業(yè)設(shè)計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、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，還有計算機(jī)，圖書館，網(wǎng)絡(luò)資源等?！娟P(guān)鍵詞】臥式液氨儲罐；結(jié)構(gòu)設(shè)計；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 research status the for pressure vessel in the first, and analyzed the liquid ammonia storage tank with a simple presentation. Then we design the liquid ammonia tank detailed and draw the tank assembly and threedimensional maps with the application of Auto CAD and Pro/Engineer software. And we analysis the stress for the storage by use of ANSYS software, region reinforcement design for the greatest stress distribution, solve the quantitative calculation method for stress analysis of the shortings of difficulties effectively. And we give the Price assessment from the perspective of liquid ammonia storage tank ,which make economic analysis to verify the structural design of the feasibility of the program. Finally we give the failure analysis starting from the welding defects on the tank ,for which the CAPP system were design for the defect analysis based on VB language,and Control Chart with the principle of a, thus the whole horizontal analysis of the liquid ammonia tank design process were pleted.[Keyword] horizontal liquid ammonia storage tank。容器大型化可以節(jié)約能源、節(jié)約材料、降低投資、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。（2）壓力容器用鋼的逐漸完善，專業(yè)用鋼越來越明顯壓力容器向大型化發(fā)展，對鋼材的要求也日益嚴(yán)格，材料技術(shù)的不斷提高使壓力容器大型化有了保障。（3）焊接新材料、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和使用，使焊接質(zhì)量日趨穩(wěn)定并提高為了適應(yīng)大型化和厚壁壓力容器的發(fā)展，國內(nèi)外普遍采用了強(qiáng)度級別較高的鋼材，這時為了降低焊縫中的氫含量，提高焊接接頭的韌性，日本神鋼公司研制了UL系列的超低氫焊條，對600MPa級的高強(qiáng)鋼焊接時，甚至可以不預(yù)熱。氨在常壓下，℃就液化。上述三種液氨貯存工藝對制造液氨儲罐的鋼材用量有很大影響，隨著儲罐的工作溫度降低，儲罐單位鋼材用量可貯存的液氨量顯著增大。即將半水煤氣進(jìn)行脫塵、脫硫，并將其中的CO在以氧化鐵為主的觸媒存在條件下，與水蒸氣起反應(yīng)生成C02和H2。氨屬于中度危害介質(zhì)(Ⅱ級)，且本設(shè)備為PV值小于10Mpa由于采用的是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，由h/DN=，得出封頭的直邊高度h=25mm，而封頭的曲面深度h1=325－25=300mm。20R鋼板在40℃時的許用應(yīng)力查表，根據(jù)筒體厚度計算公式初步估計此筒體的設(shè)計厚度在8—16mm之間，取此時20R鋼的許用應(yīng)力[σ]＝[σ]t =133 Mpa，屈服強(qiáng)度δs=245 Mpa。（1）鋼板耗用量鋼板耗用量與板厚成正比，則儲罐的主要結(jié)構(gòu)筒體和封頭采用16MnR時，鋼板比使用20R鋼板可減輕:%16MnR鋼板的價格比20R鋼板略貴，兩者相差不大，從耗材量與價格綜合考慮，兩種鋼板均可考慮，但在上述計算過程中，如16MnR的名義厚度δn與設(shè)計厚度δd很接近，其差值為10－=,而20R的名義厚度δn與設(shè)計厚度δd大很多，其差值為12－=，所以用16MnR鋼時，鋼板耗用量就要省很多，更為適宜。由材料力學(xué)可知，將出儲罐的力學(xué)模型簡化為雙支座上的受均布載荷的外伸梁，若梁的全長為L，則當(dāng)外伸端的長度A=，雙支座跨中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩相等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)度。 液氨儲罐受力分析圖 綜上所述，結(jié)合筒體公稱直徑和上述計算的鞍座反力F＝19880N= KN，查壓力容器手冊，選用JB/T4712—92標(biāo)準(zhǔn)的鞍式支座，公稱直徑DN1200mm,A型，帶加強(qiáng)墊板，允許支承載荷Q=147 KN，因為Q＞F，所以符合要求。.由彎矩引起的軸向應(yīng)力最低點處： ′= MPa最低點處′＝－′＝．由于設(shè)計壓力引起的軸向應(yīng)力 MPa．軸向應(yīng)力組合與校核軸向拉應(yīng)力：σ2＝σp+′=+＝許用軸向拉應(yīng)力：[σ]t＝170Mpa，σ2＜[σ]t合格軸向壓應(yīng)力：σ1＝－′＝軸向許用壓縮應(yīng)力根據(jù)A值查GBl50—89圖4—5，得B＝136MPa＜[σ]t=170 MPa取許用壓縮應(yīng)力 [σ]ac＝136MPa，合格｜σ1｜＜[σ]ac因筒體被封頭加強(qiáng)(即A＜Rm/2)，筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力分別按下式計算(1) 筒體切向剪應(yīng)力查GBl50—89，取系數(shù)K3＝，K4= 因為 τ [σ]t =170=136 MPa ， 故合格。人孔不應(yīng)該布置在鞍座處的截面和跨中間截面上，也不適宜在封頭上設(shè)置人孔。法蘭標(biāo)記：HG20593 法蘭 PL80—（2）液位計管口設(shè)置兩個液位計管口，兩個均設(shè)在左邊封頭上，具體定位尺寸見液氨儲罐裝配圖。 根據(jù)GBl50—89規(guī)定，殼體名義厚度為10mm時， Mpa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心間距（對曲面間距以弧長計算）大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑小于或等于89mm的接管可以不另行補(bǔ)強(qiáng)，故補(bǔ)強(qiáng)計算需考慮人孔和液氨進(jìn)口處的開孔接管補(bǔ)強(qiáng)問題，這里只給出人孔補(bǔ)強(qiáng)計算。．補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)面積 A4＝A－Ae＝2689－＝ mm2 (2)補(bǔ)強(qiáng)圈選用查補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)HG21506—92，選用補(bǔ)強(qiáng)圈45010—D—16MnR JB/T4736，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D＝760mm，補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d＝484mm，因為B=931 mm2＞D＝760mm，在補(bǔ)強(qiáng)圈的有效補(bǔ)強(qiáng)范圍之內(nèi)。（4）其它外購件費(fèi)用（1）法蘭費(fèi)用： 平均每個約100元計算：8100＝800元（2）安全閥費(fèi)用：平均每個約200元計算：2200＝400元（3）壓力表費(fèi)用：平均每個約45元計算： 245＝90元（4）液位計費(fèi)用：平均每個約150元計算：2150＝300元其它外購件費(fèi)用：SD＝800＋400＋90＋300＝1590元（5）容器制作安裝的工程總費(fèi)用由上述內(nèi)容可得，容器制作安裝的工程總費(fèi)用：S＝SA＋SB＋SC＋SD＝＋＋＋1590＝為了得到更準(zhǔn)確及時的容器價格，在中國化工網(wǎng)上查得，體積V=5m3時臥式儲罐的報價為：7500元/t，照這樣計算，此臥式儲罐的價格大概為：S＝7500（860＋400）＝9450元。容器的受力情況一般比較復(fù)雜，壓力容器所承受的載荷有多種類型，如機(jī)械載荷（包括壓力、重力、支座反力、風(fēng)載荷及地震載荷等)、熱載荷等。即把連續(xù)的彈性體設(shè)想為由許多有限個單元組成，這些單元的形狀簡單，每個單元僅在節(jié)點處按照一定的方式相互聯(lián)系，相互作用。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)力分析的方法。它能與多數(shù)軟件接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer，NASTRAN，ALGOR，IDEAS，AutoCAD等。ANSYS具備三維建模能力，GUI(圖形界面)就可建立各種復(fù)雜的幾何模型。利用ANSYS的優(yōu)化設(shè)計功能，用戶可以確定最優(yōu)設(shè)計方案。 儲罐人孔開孔接管區(qū)的應(yīng)力分析化工裝備為了完成工藝過程必須設(shè)置接口，以便物料的流入和流出，同時為了便于檢測和檢修，需要設(shè)置壓力表、液位計、安全閥、人孔或手孔等，這使得壓力容器的必須進(jìn)行開孔接管。選擇SOLID45單元對結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化，對稱面施加對稱約束，接管的端部約束軸向位移，筒體端面施加軸向平衡面載荷Pc，并按如下公式計算：壓力容器開孔接管區(qū)的應(yīng)力分析為三維實體模型，應(yīng)使用三維建模對其進(jìn)行應(yīng)力分析，應(yīng)先按要求的參數(shù)建立三維實體模型，再根據(jù)模型的各部分尺寸，設(shè)定適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格參數(shù)，劃分出適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格以便于求解的準(zhǔn)確性。在對稱面施加對稱約束：選中X=0處的對稱面，選中Areas，By Location，X coordinates，在Min，Max中輸入0，On Areas命令，全選。距離焊接區(qū)域越遠(yuǎn)應(yīng)力值也相對較小，在接管的上下端面附近的應(yīng)力值最小， Mpa。(3)失效分析是機(jī)械產(chǎn)品維修工作的技術(shù)基礎(chǔ)，它可以決定維修的可能性、技術(shù)和方法，從而提高維修工作的質(zhì)量、速度和效益。容器的失效形式主要有以下8種：韌性破壞、脆性破壞、疲勞破壞、蠕變破壞、腐蝕破壞、失穩(wěn)破壞、腐蝕疲勞、蠕變疲勞。對于壓力容器來說，壓力的大幅度波動，或者經(jīng)常加載卸壓和開工停工，容器將受到交變載荷的作用。因此，焊接缺陷對結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度，脆性斷裂以及腐蝕開裂都有重大的影響。（2）.焊接缺陷對靜載強(qiáng)度的影響若焊縫中出現(xiàn)成串或密集氣孔時，由于氣孔的截面較大，同時還可能伴隨著焊縫力學(xué)性能的下降（如氧化等）使強(qiáng)度明顯地降低。如上所述，裂紋對脆性斷裂的影響最大，其影響程度不僅與裂紋的尺寸，形狀有關(guān)，而且與其所在的位置有關(guān)。此外，焊縫的成型不良，焊趾區(qū)，焊根的未焊透，錯邊和角變形等外部缺陷都會引起應(yīng)力集中，很容易產(chǎn)生疲勞裂紋而造成疲勞破壞。焊接接頭的腐蝕疲勞破壞，大都是從焊趾處開始，然后擴(kuò)展，穿透整個截面導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。 （1）防止咬邊的措施是電流大小要適當(dāng)；運(yùn)條要均勻；焊條角度要正確；焊接電弧要短些；埋弧自動焊的焊速要適當(dāng)。本系統(tǒng)基于相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合生產(chǎn)實際中壓力容器焊接工藝的設(shè)計過程，以Visual BASIC ，開發(fā)了一套儲罐焊接缺陷分析的CAPP系統(tǒng)。并有按時間順序抽取的的樣本統(tǒng)計量數(shù)值的描點序列。用控制圖識別生產(chǎn)過程的狀態(tài)，主要是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)形成的樣本點位置以及變化趨勢進(jìn)行分析和判斷，判斷工序是處于受控狀態(tài)還是失控狀態(tài)。（2）一次合格率分析該系統(tǒng)還可以對產(chǎn)品的一次性合格率進(jìn)行統(tǒng)計，從控制圖識別生產(chǎn)過程的狀態(tài)，主要是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)形成的樣本點位置以及變化趨勢進(jìn)行分析和判斷，判斷工序是處于受控狀態(tài)還是失控狀態(tài)