【正文】 7 結(jié)束語 為期半年的畢業(yè)設(shè)計在忙碌而緊張的節(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。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)該采取及時措施來控制合格率的穩(wěn)定。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)計圖顯示 線形統(tǒng)計圖顯示 柱狀統(tǒng)計圖顯示從上面的3種統(tǒng)計圖可以看出，該系統(tǒng)可以很方便的對不同時期的焊接缺陷進行比較分析，顯示方式直觀而簡單，一目了然?？刂茍D上的點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)的點子排列方式有缺陷，呈現(xiàn)非隨機排列，為失控狀態(tài)。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。離散型的數(shù)值，比如，一個產(chǎn)品批的不合格品件數(shù)?？刂茍D的基本格式如下圖所示?？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)”。 （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；正確運條，有規(guī)律地攪動熔池，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。前面已經(jīng)指出：應(yīng)力集中對疲勞強度有重大影響。（5）.焊接缺陷對應(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。咬邊對疲勞強度的影響比氣孔，夾渣大得多。此外，錯邊和角變形能引起附加的彎曲應(yīng)力，對結(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。（3）.焊接缺陷對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。夾渣對強度的影響與其形狀和尺寸有關(guān)。若焊縫中存在著密集氣孔或夾渣時，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)的擴大和應(yīng)力區(qū)的擴大和應(yīng)力值的上升。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，焊接缺陷對容器失效的影響是不可忽略的因素，所以研究焊接缺陷對容器的失效分析有著重要的意義。焊接缺陷對容器失效的影響，主要是對結(jié)構(gòu)負(fù)載強度和耐腐蝕性能的影響。（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。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。（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。這些事故中危害最大的是在運行過程中發(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。它是經(jīng)濟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)濟法的完整性、科學(xué)性和客觀權(quán)威性。5 液氨儲罐失效分析(1)失效分析可以減少和預(yù)防機械產(chǎn)品同類失效事故的重復(fù)發(fā)生，從而提高機械產(chǎn)品質(zhì)量和減少經(jīng)濟損失，它是創(chuàng)建名牌機械產(chǎn)品的必由之路和科學(xué)途徑。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。 加載圖（6）結(jié)果后處理① 顯示應(yīng)力云圖, 查看計算結(jié)果。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，在新對話框中設(shè)定UY。 儲罐建模圖 網(wǎng)格劃分圖（4）劃分單元① 分別對接管端部、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。 GUI過程（1）環(huán)境設(shè)置初始化變量，輸入下表參數(shù)。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(yīng)力狀況，為此有限元模型可利用結(jié)構(gòu)的對稱性取開孔接管區(qū)的1/4建模。下面將對液氨儲罐的人孔開孔接管區(qū)為代表進行應(yīng)力分析。⑨.良好的用戶開發(fā)環(huán)境。⑦.可實現(xiàn)多場藕合功能。ANSYS具有智能網(wǎng)格劃分功能，根據(jù)模型的特點自動生成有限元網(wǎng)格。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。ANSYS使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來存儲模型數(shù)據(jù)及求解結(jié)果，實現(xiàn)前后處理，分析求解及多場分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。在國內(nèi)，ANSYS第一個通過了中國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會認(rèn)證并在國務(wù)院十七個部委推廣使用。ANSYS軟件應(yīng)用十機械、航空航大、能源、交通運輸、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)域進行國際國內(nèi)分析設(shè)計技術(shù)交流的主要分析平臺。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。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。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)點載荷。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，解決了越來越多的工程問題。因此，載荷在容器中所產(chǎn)生的應(yīng)力與分布以及對容器失效的影響也就各不相同?，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)。4 液氨儲罐的應(yīng)力分析儲罐在石油化工行業(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。由容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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：S1＝860=②鞍座的制作費由于單個鞍座的質(zhì)量為m3＝52kg ，50kg＜m3＜100 kg，故雙鞍座的制作費： S2＝252=③接管的制作費 當(dāng)接管直徑DN=25mm時，當(dāng)接管直徑DN=80mm時，故所有接管的制作費： S3＝2＋6=④地角螺栓的制作費 4個M20地角螺栓的制作費為： S4＝4=⑤人孔的制作費回轉(zhuǎn)蓋平漢法蘭人孔的制作費：S5＝⑥容器設(shè)備的總制作費SA ＝S1＋S2＋S3＋S4＋S5＝＋＋＋＋＝（2）容器設(shè)備的安裝費查手冊可知，當(dāng)容器采用雙橢圓形封頭，體積V＜5 m3時，低合金鋼制筒體和封頭的安裝費為： SB＝。3 液氨儲罐的經(jīng)濟性分析由前面的結(jié)構(gòu)設(shè)計的尺寸數(shù)據(jù)和選材，結(jié)合相關(guān)的資料，我們要對液氨儲罐的制造和安裝的總成本價格進行估計，再和儲罐的市場價格進行比較，做出設(shè)計調(diào)整，進行簡單的經(jīng)濟性評價。（4）有效補強面積．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為筒體的計算厚度．接管多余金屬面積A2 接管計算厚度δtδt=Mpa接管多余金屬面積A2A2 ＝2h1(δet－δt) fr +2h2(δet－C2) fr＝2(－)= mm2．補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積補強圈與筒體，補強圈與接管的焊縫腰高均取8mm。．補強計算方法判別 開孔直徑d＝Di＋2 C，＝（480－210）＋2＝本筒體開孔直徑d＝＜Di/2＝600mm，滿足等面積法開孔補強計算的使用條件，故可以用等面積法進行開孔補強計算。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—液氨進出口b450人孔 CⅠPg16 Dg450 JB58079入孔C1～220HG20593 法蘭 PL20—液位計口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：采用法定計量單位的標(biāo)準(zhǔn)（如：HG等）公稱壓力用PN表示，單位采用Mpa。由于接管較長，要設(shè)計加強筋加強。 接管位置示意圖（1）液氨進出口 需要設(shè)計2個液氨進出口，液氨進口設(shè)置在筒體的頂部，出口設(shè)在罐底，具體定位尺寸見液氨儲罐裝配圖。由于沒有設(shè)計手孔和檢查孔，需要經(jīng)常打開人孔蓋進行檢查，為了方便打開人孔蓋，選用快開式，并根據(jù)儲罐的公稱直徑和公稱壓力，查手冊，選擇回轉(zhuǎn)蓋平焊法蘭人孔，標(biāo)準(zhǔn)號為JB58079，C型密封面，Ⅰ類材料。因為筒體長度L=2080mm≤6000mm時，可以很好的采光、氣體置換，檢驗人員進行內(nèi)外部檢驗和出入方便，所以只需要設(shè)置一個人孔即可。(1)周向應(yīng)力計算設(shè)墊板不起加強作用，查GBl50—89，取周向彎矩系數(shù)K6 = =，．在鞍座處橫截面最低點處 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)力的有效長度。mm．支座處截面上的彎矩 = －105N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。由于Rm/2=, =416mm＞，鞍座位置A≤Rm/2=取鞍座位置 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式儲罐引起的附加應(yīng)力，對于雙鞍座中的其中一個設(shè)計為固定支座（代號F），而另一個應(yīng)允許為可沿軸線方向移動的活動支座（代號S）。否則由于容器外伸端的作用使支座截面處的應(yīng)力過大。臥式儲罐的鞍式支座設(shè)計包括以下幾個要點：鞍式支座普遍選用雙鞍座支承，這是因為若采用多鞍座支承，難于保證各鞍座均勻受力。（3）材料性能 20R鋼板的抗腐蝕性能比16MnR鋼要好，但是考慮到儲存介質(zhì)液氨的腐蝕性不是很強，而且16MnR鋼比20R鋼板的強度高，機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。（3）水壓試驗校核．試驗壓力：PT＝取水壓試驗壓力PT＝2. 0MPa．筒體應(yīng)力校核；筒體有效厚度δe＝δn－C1－C2＝12－＝ 所以試驗時應(yīng)力： MPa筒體水壓試驗應(yīng)力校核滿足要求。（1）筒體厚度 δ=mm設(shè)計厚度δd＝δ十C2＝＝按GS709，取鋼板負(fù)偏差C1=。（3）水壓試驗校核．試驗壓力：PT＝取水壓試驗壓力PT＝2. 0MPa．筒體應(yīng)力校核；筒體有效厚度δe＝δn－C1－C2＝10－＝ 所以試驗時應(yīng)力： MPa筒體水壓試驗應(yīng)力校核滿足要求。首先選用16MnR鋼為材料，來計算筒體和封頭的厚度。封頭可以選擇球形、橢圓形、碟形、平板形、圓錐形等幾種形式的封頭，但從材料消耗、受力和加工制造的難易程度等幾個方面的綜合比較考慮，選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（EHA型）最為理想，故選之。儲罐選用臥式，液體靜柱壓力很低，可不記入設(shè)計壓力中。 671工號液氨系統(tǒng)收支示意圖 臥式液氨儲罐的設(shè)計要求及概況設(shè)計原始數(shù)據(jù)：設(shè)計壓力P=，設(shè)計溫度T=40℃，容積V=。即通過壓縮、水洗、銅洗等工序?qū)⑺浩械腃02和CO除去。即通過重油氣化或由原料焦在煤氣發(fā)生爐中與空氣、蒸汽進行反應(yīng)，制取半水煤汽。儲罐容量可達(dá)250—4000t液氨。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)計壓力以減薄其壁，從而降低儲罐的投資。 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。氨是生產(chǎn)含氮肥料及尿素的基木原料，一般以液態(tài)的形式從合成氨廠送到這些肥料廠。自動焊接技術(shù)和焊接機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現(xiàn)了自動化，提高了焊接質(zhì)量和效率，降低了勞動強度，改善了勞動條件。日本、美國、德國都生產(chǎn)出了大厚鋼板。通過降低碳的含量，同時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。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罐是中國石化集團公司建造的油罐15。目前世界上已建成的大型儲罐數(shù)量逐年增加，如早在1967年在委內(nèi)瑞拉就建成了16的浮頂儲罐，1971年日本建成了20的浮頂儲罐，而世界產(chǎn)油大國之一的沙特阿拉伯也已成功建造了20的浮頂儲罐。然而我國臥式儲罐設(shè)計制造技術(shù)的還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(shù)要求高，特別是對容器的安全穩(wěn)定性分析顯得尤為重要,可以避免容器失效造成的巨大危害和損失，所以研究臥式儲罐設(shè)計對我國石油化工等行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。 analysis of economic。還從價格評估的角度對液氨儲罐作了經(jīng)濟性分析，驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性。在空閑時間多上機學(xué)習(xí)并熟練掌握上述的各種繪圖軟件和分析軟件。所以要合理設(shè)計焊縫位置和焊接工藝，并從分析容器所受應(yīng)力來進行可靠性設(shè)計。五、研究內(nèi)容、需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路：(1) 臥式儲罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計由老師提供的數(shù)據(jù)和參數(shù)，來設(shè)計壓力容器，其中具體內(nèi)容有：選材，必要的計算，焊接工藝參數(shù)的確定，焊接工藝卡的生成等。近年來許多功能較強的有限元軟件的