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1、 开题报告题目名称1200立方米球罐焊接结构及工艺设计题目来源A题目类型3导师姓名赵铁钧学生姓名张亮亮班级学号1205010637专 业材料成型及控制工程具体内容（课题背景和意义、国内外研究现状、课题主要内容、课题研究方案、日程安排、参考文献）一课题背景及意义 随着现代工业生产的迅猛发展焊接已成为机械制造等行业中一种越来越重要的加工工艺手段.目前焊接已广泛用于能源,石油化工,航空航天,原子能,海洋,交通等重大工程项目同时亦遍及工业生产的各个领域. 制造业是一个国家综合经济实力的重要基础，没有强大的制造业就不可能成为经济强国。也难有强大的国防力量。装备制造业是制造业的核心，因为它是为各行各业提供
2、各种装备的产业。随着科学技术的发展? 焊接逐步成为制造业，尤其是装备制造业中的重要加工手段。 上世纪90年代末，美国和德国的专家在对20世纪前20年焊接技术发展前景的预测中认为，到2020年? 焊接仍将是制造业的重要加工工艺，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其他方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。可见，焊接在已经完成工业化的发达国家中仍是一种不可取代的工艺。对于我们这样的发展中国家来说，焊接更是一项蓬勃发展的技术。对于国内，尽管从焊接设备拥有量和焊接材料消耗量来看，我国已经是一个焊接的大， 但从先进技术应用的深度与广度
3、、焊接自动化率、焊接机器人拥有量、大型复杂焊接系统的自主开发能力、原创性科研成果数量、劳动生产率和生产管理水平等方面看，我国还不是一个焊接的强国。国内以焊接为主要生产工艺的企业。焊接自动化水平相对较低。多数仍然是手工生产或者半自动化生产。同时?国内焊接自动化水平分布不均?自动化程度最高的是汽车制造业?其次是航空航天、车辆和造船业，而大部分中小企业，受到投资成本的限制?对焊接自动化呈现可望而不可及的态度。出现这种现象的根本原因是国内劳动力成本低廉?多个焊工同时焊接一条焊缝。自动化焊接设备的效率并不占有优势，除非要求焊接质量一致性比较高的情况下，不得不采用自动化焊接设备。况且，自动化系统的使用和维
4、护，还提高了操作人员的知识水平的要求以及焊接工件装配精度的要口。由于石油,化工,石油化工,燃气天然气,液化石油气等事业的迅速发展随之而建造的球罐增长速度很快1981年我国球罐约1100台到1985年增加至约1800台至1996年全国有近5000台球罐这4年间平均每年建造约400台球罐.迄今为止我国现有各种球罐已愈万台.球罐建造的增长速度如此之大是因为人们越来越认识到使用球罐比圆筒形容器更加合理.与同容积的圆筒形容器相比球罐的表面积最小受力均匀在相同直径和工作压力下其所受内应力最小.同时球罐还具有占地面积小高度低底座基础工作量小所以建造球罐时可节省钢材降低成本因而在各工业领域得到了广泛的应用在单
5、罐容积大于1000m3仅用材消耗量就比同容积圆筒形容器节省三分之一以上容积越大越显著其经济效益显得十分突出.这是当前市场经济中人们十分关注的问题.但是球罐制造较困难加工费用高.表现为下料工序较复杂从冲压到拼装尺寸要求严格超差变形矫正困难.此外球罐直径通常较大如50m3容积的球罐直径就达到4.6m已不适于整体常规运输须在现场组装焊接而100m3容积的卧立式贮罐则尚可在制造厂中预制.球罐现场组装焊接施工费用高施焊条件差装配尺寸与精度难以保证器壁拘束度较大会产生较大的残余应力甚至诱发裂纹施工质量受风雨,温度和湿度等环境因素的影响.二国内外研究现状20世纪30年代，世界上仅有少数几个国家能进行球罐的制
6、造， 如美国在1910年、德国在1930年分别建造了有限的几台铆接结构的小型低压球罐。由于铆接结构不仅费工而且费料， 且球罐密闭程度差， 制造相对困难，给球罐的发展带来巨大的阻力。20世纪40年代初， 随着焊接技术逐渐趋向成熟，以及适合焊接的新钢种的不断开发，球罐的制造由铆接改为焊接，由此技术上得到了很大发展。如美国在1941年、前苏联在1944年、日本于1955年、前西德于1958年分别制造了一批压力较高、容量较大的焊接球罐。20世纪60年代至今，随着世界各国综合国力和科技水平的大幅度提高，形成了球罐制造水平的高速发展期。以日本为例，60年代前单个液化气球罐的容积均在2000m3以下，而目前
7、已具备生产单个容积在20000m3以上液化气球罐的能力。同时，西德已有生产容积为43300m3以上球罐的能力，法国也有容积为87000m3球罐的制造经验, 同时美国还建造了一台容量3400m3、设计温度为-250的超低温液氢球罐。此外许多工业先进国家还进行了双重壳低温球罐、深冷球罐及运输液化天然气的深冷大型船用球罐的试验研究，并已投入批量生产。我国制造球罐始于20世纪60年代初。但随着国民经济的高速发展和改革开放的需要，近年来球罐的制造技术已得到了飞速发展。目前国内已独立制造或引进了不同规格和用途的球罐多台套，其最大容积已超过10000m3，最大压力超过3MPa，最低设计温度在-30以下。目前
8、虽然我国的球罐制造业发展很快但总体制造水平偏低某些加工手段及工艺措施还相对保守.但是其基本制造工艺还是比较稳定的所以球罐的制造技术应该被广泛的应用并在原基础上有所突破创新. 本次设计中的1200m3球罐用于储存液体二氧化碳，属于中小型容积的球罐现在本次1200m3球罐制造工艺设计依据工厂设计图纸和国家相关标准规定进行编制设计目的是全面了解1200m3球罐的制造工艺使所学到的焊接专业理论知识能够应用到实际生产当中去。三课题主要内容 球罐的结构设计主要是指球瓣、支承结构、人孔接管、梯子平台、温度压力液位检测、 隔热喷淋、保冷保温设施、紧急切断装置、安全阀配置及防震、减震装置等项目的设计。 正确合理
9、的结构设计对各类工业球罐的长期安全运转是十分重要的。球罐的结构设计要求应有足够的柔性需充分考虑以下因素1,结构应尽量简单减少焊接件的约束程度2,结构各部分截面应避免产生过大的温度梯度3,应尽量避免结构形状的突变接管,凸缘端部应打磨成圆角使其内,外拐角均呈圆滑过渡。解决焊接设备、焊接材料、焊接工艺三方面的问题才能顺利实现球罐全位置启动焊。课题主要内容: 1 球罐材料的选用， 2 球罐的结构设计， 3 球罐的强度计算， 4 工厂制造及现场组装， 5 球罐的焊接， 6 球罐的检查。四课题研究方案 本文设计的是一个容积为1200m的球罐的材料为Q345R钢，支柱材料选用Q235B钢。 本文设计的主要内
10、容包括以下几个方面，球罐的几何尺寸的计算与校核、受压元件的选择与校核、焊接工艺的设定、焊接设备的选择、焊接工艺卡片的编写、材料的准备、装配的设计、气密性试验和无损探伤的设计。最后完成整个装配图和零件图的设计。 通过对Q345R和Q235B的焊接性的研究和分析?选择手工电弧焊进行容器的焊接。手工电弧焊的焊条选用J507和J427。根据材料和焊接位置合理的选择焊接工艺参数以及设计坡口形式。五日程安排 第一周 确定毕业设计题目，明确研究课题内容，任务及目标，查阅与研究课题相关资料，文献，在老师的指导下，撰写开题报告，交由老师审核。 第二周第八周 学习有限元软件，在老师的指导下做好详细的课题研究。初步
11、掌握ANSYS软件，用有限元软件进行数值模拟。 第九周 撰写毕业设计论文，交由老师审核，并反复修改。 六参考文献1 焊接与连接工程学导论，何德孚，上海交通大学出版社，1998，6，25；2 中国机械工程学会焊接学会编焊接手册1-3卷。机械工业出版社，2001，12.20；3王家麟 主编球形储罐焊接工程技术机械工业出版社，2000，6，12；4 沈功田，李邦宪，王勇. 声发射技术在压力容器检测方面的应用进展 见：戴光，李伟，张颖等中国第十届声发射学术研讨会论文集，中国大庆1998，9，21；5 王勇，李邦宪等氢气储罐的现场检验及声发射源处理.2012，7，12.指导教师意见指导教师(签字): 年 月 日学院意见 学院院长(签字): 年 月 日 填表说明: 题目类型: 1、工程设计； 2、应用研究； 3、理论研究； 4、其它；（选1、2、3、4）。题目来源: A、自拟课题； B、民用科研课题；C、国防科研课题；（选A、B、C）。开题报告内容使用宋体小四字号。
