【正文】 252=③接管的制作費 當接管直徑DN=25mm時，當接管直徑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容器設備的總制作費SA ＝S1＋S2＋S3＋S4＋S5＝＋＋＋＋＝（2）容器設備的安裝費查手冊可知，當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＝。（4）其它外購件費用（1）法蘭費用： 平均每個約100元計算：8100＝800元（2）安全閥費用：平均每個約200元計算：2200＝400元（3）壓力表費用：平均每個約45元計算： 245＝90元（4）液位計費用：平均每個約150元計算：2150＝300元其它外購件費用：SD＝800＋400＋90＋300＝1590元（5）容器制作安裝的工程總費用由上述內(nèi)容可得，容器制作安裝的工程總費用：S＝SA＋SB＋SC＋SD＝＋＋＋1590＝為了得到更準確及時的容器價格，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。4 液氨儲罐的應力分析儲罐在石油化工行業(yè)中有著廣泛的應用，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。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。現(xiàn)在最常用的分析就是應力分析，其目的就是求出結(jié)構(gòu)在承受載荷以后結(jié)構(gòu)內(nèi)應力分布情況，找出最大應力點或求出當量應力值，然后對此進行評定，當應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)。容器的受力情況一般比較復雜，壓力容器所承受的載荷有多種類型，如機械載荷（包括壓力、重力、支座反力、風載荷及地震載荷等)、熱載荷等。因此，載荷在容器中所產(chǎn)生的應力與分布以及對容器失效的影響也就各不相同。有限元法于1956年開始，首先在飛機結(jié)構(gòu)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。不僅在固體力學領(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。即把連續(xù)的彈性體設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。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。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(jié)構(gòu)、載荷及邊界條件，也可以計算由不同材料組合成的結(jié)構(gòu)。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。有限元法作為一種有效的應力分析方法正在成為壓力容器應力分析的方法。因而，有限元法已被公認為工程分析的有效工具，受到普遍的重視。 ANSYS軟件簡介ANSYS公司創(chuàng)建于1970年，ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、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。ANSYS軟件應用十機械、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、教學科研等眾多領(lǐng)域，ANSYS是這些領(lǐng)域進行國際國內(nèi)分析設計技術(shù)交流的主要分析平臺。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。在國內(nèi)，ANSYS第一個通過了中國壓力容器標準技術(shù)委員會認證并在國務院十七個部委推廣使用。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(gòu)造有限元模型；分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。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。ANSYS具備三維建模能力，GUI(圖形界面)就可建立各種復雜的幾何模型。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。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。利用ANSYS的優(yōu)化設計功能，用戶可以確定最優(yōu)設計方案。⑦.可實現(xiàn)多場藕合功能。⑧.提供與其他程序接口。⑨.良好的用戶開發(fā)環(huán)境。 儲罐人孔開孔接管區(qū)的應力分析化工裝備為了完成工藝過程必須設置接口，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行開孔接管。下面將對液氨儲罐的人孔開孔接管區(qū)為代表進行應力分析。（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=。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(jié)構(gòu)的對稱性取開孔接管區(qū)的1/4建模。選擇SOLID45單元對結(jié)構(gòu)進行離散化，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)的應力分析為三維實體模型，應使用三維建模對其進行應力分析，應先按要求的參數(shù)建立三維實體模型，再根據(jù)模型的各部分尺寸，設定適當?shù)木W(wǎng)格參數(shù)，劃分出適當?shù)木W(wǎng)格以便于求解的準確性。 GUI過程（1）環(huán)境設置初始化變量，輸入下表參數(shù)。② 定義材料屬性：在彈性模量EX=2e5，泊松比PRXY=。 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，詳細的命令流將在論文后附命令流文件。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。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，在新對話框中設定UY。執(zhí)行全選命令。 加載圖（6）結(jié)果后處理① 顯示應力云圖, 查看計算結(jié)果。距離焊接區(qū)域越遠應力值也相對較小，在接管的上下端面附近的應力值最小， Mpa。也基本符合ANSYS分析應力云圖所顯示中的最小的應力區(qū)域。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。5 液氨儲罐失效分析(1)失效分析可以減少和預防機械產(chǎn)品同類失效事故的重復發(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途徑。(3)失效分析是機械產(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。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、科學性和客觀權(quán)威性。(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(shù)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(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)導者們進行宏觀經(jīng)濟和技術(shù)決策重要的信息來源，它也是科學技術(shù)人員認識事物和改造事物的信息源泉。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。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。（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。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。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重缺陷和使用中產(chǎn)生的缺陷，導致容器在低應力水平下的脆性破壞。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。（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。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。焊接缺陷對容器失效的影響，主要是對結(jié)構(gòu)負載強度和耐腐蝕性能的影響。因此，焊接缺陷對結(jié)構(gòu)的靜載強度，疲勞強度，脆性斷裂以及腐蝕開裂都有重大的影響。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。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。若焊縫中存在著密集氣孔或夾渣時，在負載作用下，如果出現(xiàn)氣孔間或夾渣的聯(lián)通（即產(chǎn)生豁口），則將導致應力區(qū)的擴大和應力區(qū)的擴大和應力值的上升。（2）.焊接缺陷對靜載強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性能的下降（如氧化等）使強度明顯地降低。夾渣對強度的影響與其形狀和尺寸有關(guān)。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)生了應力集中，有誘發(fā)脆性斷裂的可能。（3）.焊接缺陷對脆性斷裂的影響脆斷是一種低應力下的破壞，而且具有突發(fā)性，事先難以發(fā)現(xiàn)和加以預防，故危害最大。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，錯邊和角變形能引起附加的彎曲應力，對結(jié)構(gòu)的脆性破壞也有影響，并且角變形越大，破壞應力越低。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%。咬邊對疲勞強度的影響比氣孔，夾渣大得多。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力集中，很容易產(chǎn)生疲勞裂紋而造成疲勞破壞。（5）.焊接缺陷對應力腐蝕開裂的影響通常應力腐蝕開裂總是從表面開始。因此，焊縫的表面粗糙度，結(jié)構(gòu)上死角，拐角，缺口，縫隙等都對應力腐蝕有很大影響。前面已經(jīng)指出：應力集中對疲勞強度有重大影響。焊接接頭的腐蝕疲勞破壞，大都是從焊趾處開始，然后擴展，穿透整個截面導致結(jié)構(gòu)的破壞。 （1）防止咬邊的措施是電流大小要適當；運條要均勻；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。 （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成分，降低熔渣的熔點。本系統(tǒng)基于相關(guān)技術(shù)標準，結(jié)合生產(chǎn)實際中壓力容器焊接工藝的設計過程，以Visual BASIC ，開發(fā)了一套儲罐焊接缺陷分析的CAPP系統(tǒng)。控制圖應用的預防原則20字：“查出異因，采取措施，保證消除，不再出現(xiàn)，納入標準”。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。控制圖的基本格式如下圖所示。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。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中的上、下控制界限，一般是用“三倍標準偏差法”(又稱3σ法)。再以中心線為基準向上或向下量3倍標準偏差，就確定了上、下控制界限。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)?？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)。 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。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。（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)。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)，所以也應該采取及時措施來控制合格率的穩(wěn)定。因為實用化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(shù)條件。7 結(jié)束語 為期半年的畢業(yè)設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