【正文】 不連續(xù)，形成局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力，由于焊接時(shí)的殘余應(yīng)力；由于容器自重和儲(chǔ)存介質(zhì)的重力，筒體的上半部分受到壓應(yīng)力的作用，其中筒體和接管的最高點(diǎn)處壓應(yīng)力最大，所以在應(yīng)力集中后該處的應(yīng)力值最大，而在接管的上下端面附近由于距離焊縫較遠(yuǎn)，幾乎不受焊接殘余應(yīng)力的影響，承載較小，在應(yīng)力云圖上顯示的應(yīng)力也是最小的區(qū)域。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。在壓力容器開孔接管區(qū)應(yīng)該使整體結(jié)構(gòu)一致化，這樣在分析和計(jì)算時(shí)就可以比較完整的描述出開空接管區(qū)的應(yīng)力。而在這一段筒體中最危險(xiǎn)的地方出現(xiàn)在焊接區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)焊接區(qū)域的強(qiáng)度與剛度。在人孔接管處設(shè)置加強(qiáng)圈，防止引起的裂紋、變形等容器失效。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。(2)失效是產(chǎn)品質(zhì)量控制網(wǎng)發(fā)生偏差的反映，失效分析是可靠性工程必不可少的基礎(chǔ)技術(shù)工作，加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品失效及其分析工作的管理必將強(qiáng)化全面質(zhì)量管理工作，因此它是機(jī)械產(chǎn)品全面質(zhì)量管理中的重要組成部分和關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。(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。(4)失效分析可以為仲裁失效事故的責(zé)任、偵破犯罪案件開展技術(shù)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)、修改和制定產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面提供可靠的科學(xué)技術(shù)依據(jù)。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。(5)失效分析是技術(shù)開發(fā)、技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步乃至整個(gè)科學(xué)技術(shù)水平的提高等方面的“開拓者”和“杠桿”，它提供信息、方向、途徑和方法，從而提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)校術(shù)發(fā)展的速度。(6)機(jī)械產(chǎn)品失效及其分析工作的累積統(tǒng)計(jì)資料可以提供技術(shù)信息、經(jīng)濟(jì)信息和人材信息，它可以反映經(jīng)濟(jì)工作、科學(xué)技術(shù)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(lǐng)導(dǎo)者們進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)和技術(shù)決策重要的信息來源，它也是科學(xué)技術(shù)人員認(rèn)識(shí)事物和改造事物的信息源泉。近十年來，大量的地使用了各種和結(jié)構(gòu)的焊接容器，并且積累了許多經(jīng)驗(yàn)，但是壓力容器仍然有許多事故發(fā)生。這些事故中危害最大的是在運(yùn)行過程中發(fā)生突然的破裂，因此壓力容器的安全的核心問題是防止容器發(fā)生破裂事故。所以現(xiàn)代壓力容器設(shè)計(jì)不得不進(jìn)一步分析容器可能出現(xiàn)的各種失效形式。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。下面介紹一下最主要的幾種形式。（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。就像材料拉伸試驗(yàn)中的韌性斷裂過程那樣，壓力容器的韌性破壞時(shí)也會(huì)經(jīng)歷彈性變形、屈服及強(qiáng)化、最后破裂這樣幾個(gè)過程。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(shí)只產(chǎn)生一條較長(zhǎng)的裂縫，而不產(chǎn)生碎片。（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(shí)就破裂或爆炸的破壞。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。（3）疲勞破壞 由于交變載荷導(dǎo)致容器應(yīng)力集中部位產(chǎn)生疲勞損傷，萌生疲勞裂紋并進(jìn)一步擴(kuò)展而產(chǎn)生破壞，叫做疲勞破壞。對(duì)于壓力容器來說，壓力的大幅度波動(dòng)，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。在交變載荷下，這些宏觀的或者顯微的裂紋還要繼續(xù)擴(kuò)展，從而形成顯微的宏觀裂紋。（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。如點(diǎn)狀腐蝕而產(chǎn)生密集凹坑；均勻腐蝕而使器壁過渡減??；晶間腐蝕致使晶粒疏松而失去承載能力，或在拉應(yīng)力作用下介質(zhì)使金屬材料腐蝕產(chǎn)生裂紋的應(yīng)力腐蝕過程導(dǎo)致容器泄露或破壞。凡由于晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕造成破裂時(shí)沒有明顯的塑性變形，近于脆斷形式。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(duì)焊縫缺陷的危害性有充分的認(rèn)識(shí)。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。由于缺陷的存在減少了結(jié)構(gòu)承載的有效截面積，更是主要的是在缺陷周圍產(chǎn)生了應(yīng)力積中。因此，焊接缺陷對(duì)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。由于各類缺陷的形態(tài)不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中程度也不同，因而對(duì)結(jié)構(gòu)的危害程度也各不一樣。容器失效的例子中，很多原因都是由于焊接缺陷或使用過程中的缺陷造成的，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。（1）.焊接缺陷引起的應(yīng)力集中焊縫中的氣孔一般呈單個(gè)球狀或條蟲形，因此氣孔周圍應(yīng)力集中并不嚴(yán)重。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(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中。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(yīng)力集中與空穴相似。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。此外，對(duì)于焊縫的形狀不良，角焊縫的凸度過大及錯(cuò)邊，角變形等焊接接頭的外部缺陷，也都會(huì)引起應(yīng)力集中或者產(chǎn)生附加的應(yīng)力。（2）.焊接缺陷對(duì)靜載強(qiáng)度的影響若焊縫中出現(xiàn)成串或密集氣孔時(shí)，由于氣孔的截面較大，同時(shí)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。因此，成串氣孔要比單個(gè)氣孔危險(xiǎn)得過且過多。夾渣對(duì)強(qiáng)度的影響與其形狀和尺寸有關(guān)。單個(gè)小球夾渣并不比同樣尺寸和形狀的氣孔危害大，當(dāng)夾渣呈連續(xù)的細(xì)條狀且排列方向垂直于受力方向時(shí)，是比較危險(xiǎn)的。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(jié)構(gòu)的有效承載截面積，而且更重要的是產(chǎn)生了應(yīng)力集中，有誘發(fā)脆性斷裂的可能。尤其是裂紋，在其尖端存在著缺口效應(yīng)，容易出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致裂紋的失穩(wěn)和擴(kuò)展，以致造成整個(gè)結(jié)構(gòu)的斷裂，所以裂紋是焊接結(jié)構(gòu)中最危險(xiǎn)的缺陷。（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。一般認(rèn)為，結(jié)構(gòu)中缺陷造成的應(yīng)力集中越嚴(yán)重，脆性斷裂的危險(xiǎn)性越大。如上所述，裂紋對(duì)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)。如果裂紋位于高值拉應(yīng)力區(qū)就容易引起低應(yīng)力破壞；若位于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中區(qū)，則更危險(xiǎn)。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。（4）.焊接缺陷對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響缺陷對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響要比靜載強(qiáng)度大得多。例如，氣孔引起的承載截面減小10%時(shí)，疲勞強(qiáng)度的下降可達(dá)50%。焊縫內(nèi)部的球狀?yuàn)A渣，氣孔，當(dāng)其面積較小，數(shù)量較少時(shí)，對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響不大，但當(dāng)夾渣形成尖銳的邊緣時(shí)，則對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響十分明顯。咬邊對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響比氣孔，夾渣大得多。帶咬邊的接在106次循環(huán)的疲勞強(qiáng)度大約為致密接頭的40%，其影響程度也與負(fù)載方向有關(guān)。此外，焊縫的成型不良，焊趾區(qū)，焊根的未焊透，錯(cuò)邊和角變形等外部缺陷都會(huì)引起應(yīng)力集中，很容易產(chǎn)生疲勞裂紋而造成疲勞破壞。通常疲勞裂紋是從表面引發(fā)的，因此當(dāng)缺陷露出表面或接近表面時(shí)，其疲勞強(qiáng)度的下降要比缺陷埋藏在內(nèi)部的明顯得多。（5）.焊接缺陷對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂的影響通常應(yīng)力腐蝕開裂總是從表面開始。如果焊縫表面有缺陷，則裂紋很快在那里形核。因此，焊縫的表面粗糙度，結(jié)構(gòu)上死角，拐角，缺口，縫隙等都對(duì)應(yīng)力腐蝕有很大影響。這些外部缺陷使浸入的介質(zhì)局部濃縮，加快了電化學(xué)過程的進(jìn)行和陽極的溶解，為應(yīng)力腐蝕裂紋的成長(zhǎng)提供了方便。前面已經(jīng)指出：應(yīng)力集中對(duì)疲勞強(qiáng)度有重大影響。同樣地，應(yīng)力集中對(duì)腐蝕疲勞也有很大影響。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(gè)截面導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。因此，改善焊趾處的應(yīng)力集中程度能大大提高接頭的抗腐蝕疲勞的能力。 要保證焊接接頭的質(zhì)量，就應(yīng)在焊接過程中采用有效措施，防止產(chǎn)生焊接缺陷。 （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(dòng)焊的焊速要適當(dāng)。 （2）防止產(chǎn)生氣孔的措施是：不得使用藥應(yīng)開裂、剝落、變質(zhì)、偏心或焊芯銹蝕的焊條；各種類型的焊條或焊劑都應(yīng)按規(guī)定的溫度和保溫時(shí)間進(jìn)行烘干；焊接坡口及其兩側(cè)應(yīng)清理干凈；正確地選擇焊接工藝參數(shù)；堿性焊條施焊時(shí)，應(yīng)短弧操作。 （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)。6 焊接缺陷分析的CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)因?yàn)楹附尤毕輰?duì)壓力容器失效的影響很大，在生產(chǎn)的過程中除了要從焊接方法上控制外，還要對(duì)焊接缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用控制圖的方法來控制和預(yù)防，保證產(chǎn)品合格率，為此用VB語言開發(fā)了一套壓力容器焊接缺陷分析的CAPP系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中壓力容器焊接工藝的設(shè)計(jì)過程，以Visual BASIC ，開發(fā)了一套儲(chǔ)罐焊接缺陷分析的CAPP系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用ADO控件和缺陷統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)連接，生成在不同時(shí)間各種缺陷發(fā)生頻數(shù)的統(tǒng)計(jì)圖和不合格率曲線，并利用休哈特控制圖在質(zhì)量管理過程中的作用，來對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，查出焊接缺陷頻繁產(chǎn)生的原因，并及時(shí)的采取改進(jìn)措施消除，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的問題進(jìn)行預(yù)防，達(dá)到道道工序都處于穩(wěn)態(tài)的全穩(wěn)生產(chǎn)線。控制圖應(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)”?？刂茍D是對(duì)過程質(zhì)量加以測(cè)定、紀(jì)錄從而進(jìn)行控制管理的一種科學(xué)方法設(shè)計(jì)的圖。而焊接缺陷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要用計(jì)數(shù)值控制圖來分析控制，下面主要介紹計(jì)數(shù)值控制圖。計(jì)數(shù)值控制圖的作用與計(jì)量值控制圖類似，其目的也是為了分析和控制生產(chǎn)工序的穩(wěn)定性，預(yù)防不合格品的發(fā)生，保證產(chǎn)品質(zhì)量?？刂茍D的基本格式如下圖所示。中心線CL(Central Line)，上控制界限UCL(Upper Cortrol Limit)，下控制界限LCL(Lower Control Limit)。并有按時(shí)間順序抽取的的樣本統(tǒng)計(jì)量數(shù)值的描點(diǎn)序列。 控制圖的基本格式圖計(jì)數(shù)值控制圖則用于以計(jì)數(shù)值為控制對(duì)象的場(chǎng)合。離散型的數(shù)值，比如，一個(gè)產(chǎn)品批的不合格品件數(shù)。雖然其取值范圍是確定的，但取值具有隨機(jī)性，只有在檢驗(yàn)之后才能確定下來?？刂茍D中的上、下控制界限，一般是用“三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差法”(又稱3σ法)。而把中心線確定在被控制對(duì)象(如平均值、極差、中位數(shù)等)的平均值上。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。另外，在求各種控制圖時(shí)，3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差并不容易求到，故按統(tǒng)計(jì)理論計(jì)算出一些近似系數(shù)用于各種控制圖的計(jì)算信息輸入表中。用控制圖識(shí)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(diǎn)位置以及變化趨勢(shì)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)。只要控制圖上的點(diǎn)子出現(xiàn)下列情況時(shí)，就可判斷工序是否為失控狀態(tài)，如下圖：(1)控制圖上的點(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)。(3) 點(diǎn)子在控制界限附近，即在2σ3σ之間，稱為警戒區(qū)間。 失控狀態(tài)判別圖（1）焊接缺陷統(tǒng)計(jì)本系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)，設(shè)置了多種顯示統(tǒng)計(jì)缺陷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)圖，如線性統(tǒng)計(jì)圖，扇形統(tǒng)計(jì)圖、柱形統(tǒng)計(jì)圖，3D柱形統(tǒng)計(jì)圖，3D面積統(tǒng)計(jì)圖等8種。系統(tǒng)的控制界面如下圖所示： 控制界面此系統(tǒng)的控制界面可以對(duì)任何“數(shù)據(jù)字段”內(nèi)不同時(shí)間的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且可以用不同形狀的統(tǒng)計(jì)圖顯示。下面以2001年14月份的幾種顯示方式為例子說明該系統(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。比如我們可以很明顯的看出2月份的的扭曲缺陷超過600件，是一種很反常的情況，必須馬上檢查每個(gè)工序和設(shè)備，找出產(chǎn)生缺陷的原因，采取措施進(jìn)行消除。（2）一次合格率分析該系統(tǒng)還可以對(duì)產(chǎn)品的一次性合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從控制圖識(shí)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(diǎn)位置以及變化趨勢(shì)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)。只要控制圖上的點(diǎn)子出現(xiàn)下列情況時(shí)，就可判斷工序是否為失控狀態(tài)，如下圖： 一次性合格率的計(jì)數(shù)值控制圖該圖是2001年1月到2005年1月產(chǎn)品的一次性合格率的計(jì)數(shù)值控制圖。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)措施來控制合格率的穩(wěn)定。(3) CAPP系統(tǒng)分析結(jié)論從上面的介紹，壓力容器的CAPP系統(tǒng)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)潔直觀，方便管理，分析方法比較先進(jìn)可靠。因?yàn)閷?shí)用化CAPP系統(tǒng)的引入，不僅可以大大減輕焊接技術(shù)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(shè)計(jì)文件的標(biāo)準(zhǔn)化及工藝文件的管理規(guī)范化，為適應(yīng)當(dāng)前日趨信息化的現(xiàn)代制造環(huán)節(jié)的需要?jiǎng)?chuàng)造必要的技術(shù)條件。所以研究開發(fā)具有較好實(shí)用功能的CAPP系統(tǒng)，是很有價(jià)值的課題。7 結(jié)束語 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，雖然過程很緊張而忙碌，給人的感覺卻很充實(shí)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是臥式液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，臥式儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)不僅包括對(duì)容器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然而我們也不能忽視對(duì)容器的安全可靠性分析分析和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的探討，對(duì)