压力容器设计及车间设计开题报告.doc

一、选题目的、意义和研究现状压力容器是一种特殊的焊接结构，它比较容易发生事故且事故的危害较为严重。随着我国改革开放的深入，压力容器的应用范围不断扩大，数量不断增加。在化工、炼油、医药等行业中，压力容器几乎成为生产中的主要设备。设备的增多，随之而来的安全问题，显得非常突出。近年来，国内已经多次发生压力容器爆炸伤人的恶性事故。因此，保证压力容器生产和使用安全，是从事压力容器生产制造、管理以及压力容器使用人员义不容辞的责任和义务。国内外压力容器发生破坏的事故不少，究其原因，基本上可分为两类性质完全不同的破坏方式：一类是超强度破坏，即容器因晶间腐蚀、均匀腐蚀和高温氧化等原因，导致材料强度削弱或壁厚减薄引起的破坏，以及操作失误，致使压力、温度超过极限值引起的破坏。另一类是裂纹扩展破坏，即在正常使用条件或设计条件下，甚至在水压试验时，由于制造和使用中形成的各种裂纹失稳扩展所引起的破坏。容器按其承受工作压力的高低，可分为常压容器、压力容器超高压容器三大类。浙江大学从1993 年开始申请将扁平绕带式压力容器列入ASME 锅炉压力容器规范。经过5 个层次,先后数百名同行专家的评审, 分别于1996 年8月和1997 年12 月通过列入ASME 锅炉压力容器规范第篇第1 分篇和第2 分篇, 编号为2229 号和2269 号, 名称为Design of Layered Vessels Using Flat Ribbon Wound Cylindrical Shells。压力容器都是采用传统的方法进行设计。但是，在以往的压力容器设计中，由于对容器各部分的受力以及它们对容器强度的影响，缺乏全面、精确、深刻的了解，因而只能在设计中采用较高的安全系数，以保证压力容器的运行安全。在很长一段时间内，这一设计方法对压力容器设计和技术的发展起着积极的推动作用。由于传统设计方法简单易行，具有丰富的使用经验，各国依然采用它进行一般压力容器的设计。如美国的ASME锅炉与压力容器规范第卷第一册和日本标准JISB 8243等。我国压力容器的国家标准GB150也是采用这一方法。在压力容器建造的初期，产品建造的目的为满足本国相应工业的需求，压力容器的生产技术也是以本国的基本生产条件为基础。生产技术的总结和统一安全质量的要求，使得国家依据自己的生产技术和管理要求制定出了适合于本国国情的相应安全法规和技术标准体系。中国已经加入WTO，我国的压力容器行业已经不可避免地面临国际市场的激烈竞争。在新形势下，压力容器生产厂家应充分认识自身的优势和不足，改变观念，实行国际压力容器生产的通行做法，使产品早日走出国门。在容器的设计过程中，CAD制图软件应用广泛。CAD是指技术人员以有高速计算能力和显示图形的计算机为工具，用各自的专业知识对产品进行绘图、分析计算和编写技术文件等设计活动的总称。从60年代中期到70年代中期，出现了主要以自动绘图为目的的配套CAD系统(Turnkey System)。所谓配套CAD系统一般足由16位小型计算机、数字化仪、显示装置、绘图机等硬件组成的，并与软件配套出售的自动绘图系统。CAD系统继续发展的方向仍是提高使用方便性、柔性、集成性，以及降低成本等。与此同时,压力容器装配焊接车间的设计随压力容器的发展而变化。焊接车间设备平面布置图的设计是工艺部门工作中重要的一环, 平面布置设计的好坏对于一个新建立的车间物流是否通畅、设备操作及维修是否方便和占地面积的使用率等都起着至关重要的作用。焊接车间一般由生产部门、辅助部门、行政部门和生活间等组成。在各个不同的部门中，焊接生产和其他任何一种生产一样，要有基本的生产组成部分才能实现。其中，主要的是：材料、设备、工作人员。材料一般应理解为制造产品或加工产品（待焊的金属结构，用气割炬切焊的金属等）所用的原来基本材料以及所需要的其他附加材料和辅助材料（焊条，填充材料，熔剂，膏剂，涂剂，气体燃料及液体燃料，氧气等）。在材料一类中，一般都进行工作所需要的各种动力（焊接用的电力，传动夹具和设备用的压缩空气等）。设备不仅包括组要设备（自动焊接机、机床、机器、变压器、乙炔瓦斯发生器等），而且也包括所有的其他辅助设备，装配焊接设备、夹具、工具和生产用具（焊桌、装配架、紧固夹具和装卡夹具、检查样板、焊接质量检验设备、焊条夹、焊炬、割炬、防护面具和挡板、运输夹具和装置等）。工作人员包括主要的生产工人（焊接工、装配工、切割工等），全部辅助工人（助手、运输工、其他工人），勤卫人员（扫地工人等），事务人员（考勤员、办事员等）和行政-技术人员（车间主任、副主任和助手，工部主任和助手，工程师、技术员、指导员、工长、检查员、仓库管理员）。因此，除上述主要的生产组成部分外，为了实现生产还要有另外的主要生产组成部分合理布置工艺过程所需要的面积。此外，要有一个固定的、合理的生产组织系统和简单、明了而又灵活的生产管理系统。二、研究方案及预期结果（设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等）由于压力容器生产制作的好坏会对社会带来直接影响，所以本课题主要研究压力容器的设计及压力容器装配焊接车间的设计。通过对压力容器的设计，尽可能的解决在以往设计中出现的问题，然后再通过压力容器装配焊接车间的合理设计，使之更加合理、有序的焊接、装配，从而减少压力容器在装配过程中不必要的工序和提高压力容器的生产效率。在压力容器设计过程中，首先要确定设计方案，然后根据方案再开展下一步的具体设计，设计方案的具体要求如下：（1）保证完成工艺生产。压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格(直径、高度、容积) 和结构(开孔接管、密封等) 。（2）运行安全可靠。设计压力容器时, 不仅必须保证每个承压零部件都具有足够的强度、刚度和稳定性,而且还要满足在不同工况条件(如腐蚀、高温、低温、疲劳载荷、热冲力等) 下能安全可靠地运行。（3）预定的使用寿命。在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。（4）制造、检验、安装、操作和维修方便。一方面是基于安全性的考虑；另一方面，这样做自然会带来经济上的好处,可以降低容器的制造成本。（5）经济性。压力容器的设计,要尽量结构简单、制造方便、重量轻、节约贵重材料,以降低制造成本和维修费用。设计方案制定完之后，依据方案设计的压力容器进行装配焊接车间的设计，在车间设计过程中要明确其基本任务，具体如下：（1）编制生产工艺过程，包括选择所规定的焊件的合理制造方法。（2）确定制造产品所需要的全部生产组成部分的质量和数量。（3）选择合理的生产组织系统和生产管理系统图。设计的任务就是对需建设的企业做出技术与经济的详细规划，确定出企业的生产经济状况，技术经济指标及施工的组织方法,使生产更有序，更高效率的进行。论文框架1、压力容器的概述（介绍压力容器的现状、发展等）2、材料及设备的选择（母材的选择、焊条的选择、焊接规范的选择、焊接工艺的选择以及焊接设备的选择等）3、压力容器的设计（封头、筒体和接管的成形工艺等）4、压力容器装配焊接车间的概述（车间设计的目的和任务及车间总体论述等）5、车间的工艺设计（生产方案、工艺流程及设备的选择等）6、车间的具体布置（具体阐述车间平面设计和立面尺寸设计等）三、研究进度第5周 查找资料，熟悉CAD软件，制定课题方案，写开题报告。第68周 压力容器的设计。第9周 绘制压力容器总装图及封头筒体接管法兰等部件的的剖面图。第1012周 压力容器装配焊接车间的设计。第13周 绘制车间平面布置图。第1416周 数据整理，撰写论文（说明书）。第17周 撰写论文初稿、定稿、输出、准备答辩。四、主要参考文献1 马秉骞. 实用压力容器知识M.第一版.北京：中国石油出版社.2000.（1）：1.2 朱国辉. 新型绕带式压力容器M.第一版.北京：机械工业出版社.1995.（1）：3.3 刘政军. 锅炉压力容器焊接及质量控制M. 第一版.北京：冶金工业出版社.1999.（1）：79.4 ASME Boiler &Pressure Vessel Code , Code Case 2229 , Design of Layered Vessels Using Flat Ribbon Wound Cylindrical ShellsS , Section , Division 1 ,1996.5 ASME Boiler & Pressure Vessel Code , Code Case 2269 , Design of Layered Vessels Using Flat Ribbon Wound Cylindrical ShellsS , Section , Division 2 ,1997.6 段哲军.应力分类和压力容器设计的发展J.中国氯碱.2005,8（8）：3941.7 高德 冯志友.机械CAD技术基础M. 第一版.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社. 1998.（1）：13.8 宁汝新 徐弘山.机械制造中的CAD/CAM技术M. 第一版.北京: 北京理工大学出 社1991.（1）：12.9 谭立影. 机械加工车间设计J.油气田地面工程第26 卷.2007,4（4）：4546.10 邢晓林. 焊接结构生产M. 第一版.北京.化学工业出版社.2002.（6）：18711 AN卡拉索夫斯基.焊接车间设计原理M. 第一版. 北京：机械工业出版社. 1956.（1）：1820.12 樊保龙.压力容器设计的一般要求及技术进展J.工业安全与环保期刊.第33 卷. 2007.（4）：2526.13 温景林. 金属压力加工车间设计M. 第一版. 北京：冶金工业出版社. 1992.（1）：1516.14 李志安.压力容器断裂理论与缺陷评定M.第一版.大连：大连理工大学出版社.1994.（7）：173174.15 杨武.浅谈压力容器的设计J.湖南农机.2007，9（11）：170171.16 刘志军.过程机械M.第一版.北京：中国石化出版社. 2002.（1）：7.17 曹行 樊养柏等.机械制造工厂