工程碩士畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告
在學(xué)習(xí)、工作生活中，報(bào)告的用途越來(lái)越大，報(bào)告中提到的所有信息應(yīng)該是準(zhǔn)確無(wú)誤的。相信許多人會(huì)覺(jué)得報(bào)告很難寫(xiě)吧，以下是小編為大家整理的工程碩士畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
工程碩士畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告1
1、研究的背景及意義
獨(dú)山子石化公司認(rèn)真貫徹落實(shí)集團(tuán)公司工作會(huì)議精神，圍繞股份公司總部“建設(shè)國(guó)際綜合性能源公司”的戰(zhàn)略目標(biāo)，開(kāi)始了一系列的大型建設(shè)工程。其中具有代表性的大型建設(shè)工程是獨(dú)山子石化1000萬(wàn)噸煉油及120萬(wàn)噸乙烯改擴(kuò)建工程。
煉油部分：建設(shè)1000萬(wàn)噸常減壓、120萬(wàn)噸延遲焦化、200萬(wàn)噸蠟油加氫裂化、300萬(wàn)噸直餾柴油加氫精制、80萬(wàn)噸催焦化柴油加氫等10套裝置。
化工部分：建設(shè)100萬(wàn)噸乙烯、60萬(wàn)噸全密度聚乙烯、30萬(wàn)噸高密度聚乙烯、55萬(wàn)噸聚丙烯、60萬(wàn)噸芳烴、32萬(wàn)噸苯乙烯、13萬(wàn)噸聚苯乙烯、13萬(wàn)噸丁二烯、12萬(wàn)噸MTBE/丁烯-1、10萬(wàn)噸丁苯橡膠、8萬(wàn)噸SBS、2萬(wàn)噸己烯-1等12套裝置。
公用工程部分：主要建設(shè)3臺(tái)10萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組、5臺(tái)410噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐的動(dòng)力站，以及系統(tǒng)配套項(xiàng)目。
該工程是目前國(guó)內(nèi)最大的煉化一體化工程，是西部大開(kāi)發(fā)標(biāo)志性工程之一，是中國(guó)石油“十一五”重點(diǎn)工程。工程對(duì)于拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)、繁榮西部具有重要的意義。工程總投資300億元，稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率12.5%，稅后投資回收期8.77年。于2005年8月22日破土動(dòng)工。
獨(dú)山子石化公司在千萬(wàn)噸煉油百萬(wàn)噸乙烯工程建設(shè)過(guò)程中，積累了大量的科學(xué)的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，建立了高效的管理體系和運(yùn)行機(jī)制，同時(shí)也有一定的執(zhí)行過(guò)程的問(wèn)題。因此，根據(jù)獨(dú)山子石化千萬(wàn)噸煉油百萬(wàn)噸乙烯工程建設(shè)實(shí)際情況，分析現(xiàn)有工程管理體系的利弊、存在的問(wèn)題，總結(jié)出完善過(guò)程管理的思路和做法，為今后的工程建設(shè)提供有益借鑒，將是十分有意義的。
2、國(guó)內(nèi)外研究成果簡(jiǎn)述
現(xiàn)代項(xiàng)目管理將整個(gè)項(xiàng)目管理工作,看成是一個(gè)完整的管理過(guò)程，并且將各項(xiàng)目階段的計(jì)劃、實(shí)施、控制等具體管理活動(dòng),看成是一個(gè)個(gè)完整的工作過(guò)程�，F(xiàn)代項(xiàng)目管理要求在項(xiàng)目管理中，要根據(jù)具體項(xiàng)目所屬專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的特性和實(shí)現(xiàn)過(guò)程的特定情況，及實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所面臨的各種限制條件，將一個(gè)項(xiàng)目劃分成各個(gè)便于管理的項(xiàng)目階段，并將這些不同項(xiàng)目階段的管理活動(dòng)進(jìn)一步劃分成一系列的具體管理過(guò)程，分階段、按過(guò)程做好一個(gè)項(xiàng)目的管理。現(xiàn)代項(xiàng)目管理的目標(biāo)，是要在生成項(xiàng)目產(chǎn)出物(成果)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通過(guò)項(xiàng)目的管理過(guò)程去保障項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
近年來(lái)，結(jié)合多年的管理實(shí)踐，建設(shè)部會(huì)同有關(guān)部門(mén)共同編制了《建設(shè)工程項(xiàng)目管理規(guī)范》，全面總結(jié)巧年來(lái)建筑業(yè)企業(yè)借鑒國(guó)際先進(jìn)管理方法，推行施工項(xiàng)目管理體制改革的主要經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步規(guī)范全國(guó)建設(shè)工程施工項(xiàng)目管理的基本作法，促進(jìn)建設(shè)工程施工項(xiàng)目管理水平，與國(guó)際慣例接軌拉，以適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要[7]。經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門(mén)會(huì)審，批準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年5月1日起施行。但系統(tǒng)的引進(jìn)項(xiàng)目管理的知識(shí)還是近幾年的事。
1999年11月，我國(guó)與PMI簽訂合作協(xié)議，正式將PMP認(rèn)證引入中國(guó)時(shí)，國(guó)內(nèi)知道項(xiàng)目管理知識(shí)體系和PMP的人很少。2000年6月中國(guó)首次PMP考試也僅有60多人參加。如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)大量的建設(shè)項(xiàng)目，如:三峽工程，西氣東輸，2008北京奧運(yùn)會(huì)，2010上海世博會(huì)等等，需要大量的項(xiàng)目管理專(zhuān)業(yè)人才。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，人們從各種渠道越來(lái)越多的接觸到項(xiàng)目管理的知識(shí)，并逐漸認(rèn)識(shí)到項(xiàng)目管理知識(shí)的重要性。
近年來(lái)，我國(guó)掀起了學(xué)習(xí)項(xiàng)目管理知識(shí)的熱潮。項(xiàng)目管理在TI行業(yè)中的應(yīng)用與推廣正方興未艾，己呈星火燎原之勢(shì)。因?yàn)門(mén)I行業(yè)強(qiáng)烈的示范作用而成為項(xiàng)目管理知識(shí)推廣的強(qiáng)力推進(jìn)器。如今，PMP認(rèn)證與MBA，MPA文憑一樣成為中高級(jí)管理人員熱捧的對(duì)象。這一輪熱潮的興起大大加快了我國(guó)在項(xiàng)目管理方面與國(guó)際接軌的速度。
上個(gè)世紀(jì)60年代，項(xiàng)目管理還處于起步階段，學(xué)術(shù)論文很少。到了70年代，對(duì)項(xiàng)目管理軟件的開(kāi)發(fā)和使用已成為趨勢(shì):有些研究成果已涉及到了圖形評(píng)審技術(shù)(PERT)的應(yīng)用。這個(gè)時(shí)段的研究焦點(diǎn)是:成本與進(jìn)度控制，績(jī)效考評(píng)，工作分解結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱(chēng):WB S)的使用，全生命周期管理。本階段的學(xué)術(shù)研究大多由政府部門(mén)主持與發(fā)起，由商業(yè)與教育機(jī)構(gòu)發(fā)起的研究已有所增加。70年代末期，成本設(shè)計(jì)(design-to-cost)，全生命周期成本的概念己在學(xué)術(shù)論文中出現(xiàn)，并在80年代發(fā)展為一個(gè)通用的概念，特別是在政府機(jī)構(gòu)與防衛(wèi)部門(mén)中。
80年代，關(guān)于項(xiàng)目管理的學(xué)術(shù)論文顯著增長(zhǎng)。研究專(zhuān)注于成本設(shè)計(jì)和生命周期成本。關(guān)于項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理，成本/進(jìn)度控制指標(biāo)體系和掙值(Earned Value)的概念已出現(xiàn)。其它涉及較多的研究范圍還包括:團(tuán)隊(duì)建設(shè)，質(zhì)量管理，人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)，知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。
到了90年代，大量的研究集中于人力資源方面，包括:團(tuán)隊(duì)建設(shè)，領(lǐng)導(dǎo)能力開(kāi)發(fā)和激勵(lì):并有大量的文章集中于風(fēng)險(xiǎn)管理，質(zhì)量管理和溝通管理。
項(xiàng)目管理的未來(lái)發(fā)展方向有:
a.標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程和工具，以及標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語(yǔ)，有助于項(xiàng)目成功;
b. Web技術(shù)將在幫助項(xiàng)目溝通與協(xié)同中發(fā)揮巨大的作用;
c.使用被普遍接受的項(xiàng)目管理實(shí)踐與觀念將會(huì)在承包合同的要求中寫(xiě)明;
d.項(xiàng)目管理的外購(gòu)服務(wù)將會(huì)被絕大多數(shù)公司所采用。
3、研究?jī)?nèi)容與方法
將按照《工程項(xiàng)目管理學(xué)》理論，分析千萬(wàn)噸煉油百萬(wàn)噸乙烯工程目前管理存在的主要問(wèn)題及原因，提出加強(qiáng)工程管理的改進(jìn)建議。論文的基本內(nèi)容和框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。
1 前言
2 項(xiàng)目管理理論方法及應(yīng)用綜述
2.1 現(xiàn)代項(xiàng)目管理理論與方法綜述
2.2 石化建設(shè)工程項(xiàng)目特點(diǎn)
2.3 現(xiàn)代項(xiàng)目管理理論與方法在石化建設(shè)工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用
3 獨(dú)山子石化千萬(wàn)噸煉油百萬(wàn)噸乙烯工程及項(xiàng)目管理體系
3.1 獨(dú)山子石化千萬(wàn)噸煉油百萬(wàn)噸乙烯工程概況
3.2工程建設(shè)項(xiàng)目管理體系與管理機(jī)制
4 獨(dú)山子石化煉油乙烯工項(xiàng)目管理實(shí)踐的分析
4.1 項(xiàng)目管理體系結(jié)構(gòu)分析
4.2 HSE管理分析
4.3工程質(zhì)量管理分析
4.4 招投標(biāo)管理分析
4.5 物資采購(gòu)管理分析
4.6 工程進(jìn)度管理分析
5 總結(jié)與建議
在研究方法與思路方面,廣泛收集有關(guān)工程建設(shè)有關(guān)資料，分析現(xiàn)有工程管理體系中存在的差距以及完善工程管理體系面臨的問(wèn)題，著眼于工程建設(shè)主要環(huán)節(jié)，從整體性和系統(tǒng)性的角度，構(gòu)建工程建設(shè)管理整體框架，提出符合企業(yè)實(shí)際的對(duì)策。目的在于建立符合獨(dú)山子石化公司管理需要的內(nèi)部控制體系，總結(jié)出加強(qiáng)和完善工程建設(shè)的思路和做法。
4、開(kāi)題條件
本人在中國(guó)石油大學(xué)(北京)攻讀工程碩士學(xué)位期間，按照工商管理學(xué)院項(xiàng)目管理工程碩士培養(yǎng)方案的要求，已修業(yè)完成了相關(guān)課程和必修環(huán)節(jié)，學(xué)分達(dá)到了規(guī)定的要求，經(jīng)學(xué)院考核合格，導(dǎo)師同意進(jìn)入論文階段。
5、時(shí)間安排
20xx.02—20xx.05 選題、文獻(xiàn)查閱，完成文獻(xiàn)綜述
20xx.06—20xx.10 完成開(kāi)題報(bào)告
20xx.10 開(kāi)題答辯
20xx.11—20xx.02 撰寫(xiě)論文初稿
20xx.03—20xx.05 完成論文中稿
20xx.06—20xx.10 論文定稿、答辯
工程碩士畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告2
一、背景及研究意義
1.1背景
電力系統(tǒng)運(yùn)行是電力安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其高度可靠性和高度安全性對(duì)運(yùn)行、檢修人員提出了較高的要求。對(duì)于電力生產(chǎn)人員，不僅需要掌握相關(guān)理論知識(shí)，還需要在理論基礎(chǔ)上鍛煉其實(shí)際應(yīng)用和操作能力，因此，多年來(lái)電力系統(tǒng)仿真一直是電力行業(yè)科研人員研究的重要課題。我國(guó)自八十年代引進(jìn)第一套300MW火電機(jī)組仿真培訓(xùn)系統(tǒng)以來(lái)，已先后開(kāi)發(fā)了核電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)為提高電力操作人員的技術(shù)水平，保證電力安全、優(yōu)質(zhì)、高效地生產(chǎn)做出了很大的貢獻(xiàn)[1,2,3].
但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，原來(lái)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)以逐漸不適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展。比如基于物理的培訓(xùn)系統(tǒng),需要專(zhuān)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，設(shè)備不僅相對(duì)復(fù)雜，需要相對(duì)較大的空間，而且價(jià)格昂貴，學(xué)習(xí)人員不得花費(fèi)大量的時(shí)間和精力到專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)部門(mén)學(xué)習(xí)。這在一定程度上限制了學(xué)習(xí)人數(shù)和質(zhì)量[4].因此，近年來(lái)虛擬顯示技術(shù)被逐漸引入到了電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)培訓(xùn)中。
1.2意義
在電力行業(yè)中，由于電是很危險(xiǎn)的，每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中都可能存在安全隱患，并且不是每一個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)都可以進(jìn)去的；同時(shí)電力設(shè)備的昂貴，一旦發(fā)生事故則損失慘重。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬電力培訓(xùn)系統(tǒng)，不僅能節(jié)省資金,降低危險(xiǎn)，還能使這些環(huán)節(jié)聯(lián)系更加密切，使受訓(xùn)員工進(jìn)入每個(gè)部分進(jìn)行深入了解，往往會(huì)學(xué)到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中無(wú)法接觸的東西[5,6].本課題利用計(jì)算機(jī)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，模擬二次回路故障現(xiàn)場(chǎng)情況，并可以與實(shí)際的二次裝置相連接，使學(xué)員能夠在虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的環(huán)境下，進(jìn)行所有二次項(xiàng)目的判斷、查找以及故障處理的訓(xùn)練。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的主要問(wèn)題
電力系統(tǒng)中仿真的應(yīng)用有著至關(guān)重要的作用和意義，無(wú)論實(shí)在計(jì)算潮流、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)規(guī)劃、事故分析，還是對(duì)電力系統(tǒng)工作人員的培訓(xùn)等方面，都離不開(kāi)電力系統(tǒng)仿真，對(duì)于電力系統(tǒng)的仿真現(xiàn)在大致可分為三種：
一、主要針對(duì)電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)及機(jī)電暫態(tài)分析的仿真，其主要由一些仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如Matlab、PSASP、 EMTP、PSCAD、BPA等，這些軟件具有強(qiáng)大的模塊分析的功能，用程序模塊實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)裝置各種可能的功能元件，在仿真時(shí)用圖形操作將這些功能元件按被試裝置的實(shí)際結(jié)構(gòu)組成裝置的軟件框圖，根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù),對(duì)系統(tǒng)各種情況下穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析、研究[7,8,9,10,11].
二、為物理操作方面的仿真，這種仿真技術(shù)在電力系統(tǒng)中主要分為三大塊：電站仿真、電網(wǎng)仿真和變電站仿真,其主要是由仿真機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
一般仿真機(jī)主要由三個(gè)部分組成：仿真計(jì)算機(jī)、I/O接口系統(tǒng)和控制操作盤(pán)臺(tái)。運(yùn)行技術(shù)人員通過(guò)控制操作盤(pán)臺(tái)上的模擬操作器、邏輯操作器或按鈕、開(kāi)關(guān)把手等進(jìn)行所需的有關(guān)操作例如增加或降低某些設(shè)備的負(fù)荷，也可能是啟動(dòng)或停止某些設(shè)備。這些操作信號(hào)經(jīng)過(guò)I/O接口的輸入通道進(jìn)入仿真計(jì)算機(jī)，仿真計(jì)算機(jī)按照輸入值的變化，根據(jù)所編制的程序進(jìn)行數(shù)學(xué)模型運(yùn)算或邏輯判斷，把運(yùn)算和判斷結(jié)果通過(guò)I/O接口輸出通道送到控制操作盤(pán)臺(tái)上的顯示設(shè)備，顯示出整個(gè)發(fā)電機(jī)組各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律[12],例如各參數(shù)點(diǎn)的壓力、溫度、流量、汽包水位、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電功率等，以及各個(gè)主、副設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如某設(shè)備正在運(yùn)行中或處于停止?fàn)顟B(tài)等。
仿真機(jī)一般用于電廠、變電站和電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行操作人員的培訓(xùn)，且已經(jīng)取得了非常好的效果。仿真機(jī)的主要任務(wù)是培訓(xùn)運(yùn)行操作人員、管理人員、技術(shù)干部，使其熟悉掌握機(jī)組的全部操作，包括正常工況、異常工況和事故狀態(tài)的操作與處理，以及自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行和切除條件下的操作。其可以為學(xué)員創(chuàng)造一種身臨其境、完全真實(shí)的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)“學(xué)生中心，從做中學(xué)”提供了理想的條件[13,14,15].
仿真機(jī)的應(yīng)用主要有以下特點(diǎn)[16]:
1、經(jīng)濟(jì)性
在仿真機(jī)出現(xiàn)以前，電站機(jī)組的運(yùn)行人員往往只能通過(guò)理論知識(shí)和實(shí)際機(jī)組的跟班操作，即“師傅帶徒弟”的模式，才能獲得對(duì)機(jī)組的操作與控制能力。而仿真機(jī)在實(shí)際投運(yùn)后，極大地縮短了培訓(xùn)周期，減少了培訓(xùn)費(fèi)用。同時(shí)增強(qiáng)了培訓(xùn)效果運(yùn)行人員在培訓(xùn)的時(shí)段內(nèi)，可以自由地操作控制虛擬的機(jī)組。能夠予以各種運(yùn)行設(shè)置，有練習(xí)機(jī)組突發(fā)事故的機(jī)會(huì)。它所帶來(lái)的是機(jī)組運(yùn)行的新概念與全新操作感受。
2、安全性
仿真機(jī)問(wèn)世后，可以放心地在仿真機(jī)進(jìn)行大量故障設(shè)置，針對(duì)事故的緊急排除，及早消除隱患。由于是軟件操作，不存在任何的安全問(wèn)題。在培訓(xùn)期間，運(yùn)行人員的安全，可以給培訓(xùn)人員提供較為寬松的環(huán)境，提升培訓(xùn)效果,讓運(yùn)行人員在真正的事故中處理起來(lái)更加得心應(yīng)手。這樣，就為電站的運(yùn)行安全增加安全系數(shù)。
3、靈活性
在實(shí)際運(yùn)行的機(jī)組上進(jìn)行運(yùn)行人員的培訓(xùn)，一般都會(huì)受具體環(huán)境制約培訓(xùn)。而如今的培訓(xùn)階段，教練員又可以依據(jù)相關(guān)的情況。例如運(yùn)行人員的運(yùn)行水平和機(jī)組的特性，合理地安排培訓(xùn)范圍與培訓(xùn)內(nèi)容。在培訓(xùn)課上，教練員能夠方便的確定機(jī)組運(yùn)路線、安排啟停機(jī)、故障的預(yù)設(shè)置、仿真速度的調(diào)節(jié)、事故追憶的多次練習(xí)等。
其缺點(diǎn)是只有二維畫(huà)面，無(wú)法給使用者以真實(shí)的三維感覺(jué)；使用專(zhuān)用設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)物理仿真，導(dǎo)致了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的龐大、復(fù)雜及昂貴；仿真培訓(xùn)系統(tǒng)難以隨真實(shí)系統(tǒng)的變化而變化等。
三、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)
虛擬現(xiàn)實(shí)（VR:VirtualReality）技術(shù)是20世紀(jì)80年代末90年代初崛起的一種實(shí)用技術(shù)，它是一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、人工智能、仿真技術(shù)等多種學(xué)科而發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)[17,18,19,20,21].它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成三維信息的人工環(huán)境--虛擬環(huán)境，以模擬方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖像世界，在視、聽(tīng)、觸等感知行為的逼真體驗(yàn)中，參與者可以直接探索虛擬對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化,仿佛置身于一個(gè)虛擬的世界中[22,23,24].
與以往的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)相比，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電力系統(tǒng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)[25,26,27,28,29]:①充分利用文本、圖形、三維影像、三維動(dòng)畫(huà)和聲音等多媒體表現(xiàn)形式刺激學(xué)員的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)，調(diào)動(dòng)學(xué)員的積極性和主動(dòng)性，從而改善了培訓(xùn)效果；②既可以降低培訓(xùn)系統(tǒng)的硬件投資，又能方便及時(shí)地反應(yīng)電廠、變電站等的變化。因此采用虛擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)于不可視、不可摸、不可入的危險(xiǎn)場(chǎng)所的仿真以及解決培訓(xùn)設(shè)備不足、型號(hào)落后且難以更新?lián)Q代等困難。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的主要特點(diǎn)是[30,31]:
沉浸性（Immersion）：指計(jì)算機(jī)操作人員作為人機(jī)環(huán)境的主導(dǎo)者溶入于虛擬環(huán)境中，通過(guò)多維方式與計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，能使參與者全身心地沉浸在計(jì)算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。
交互性（Interaction）：是指操作者與虛擬環(huán)境中所遇到的各種對(duì)象的相互作用的能力，它是人機(jī)和諧的關(guān)鍵性因素。交互性包含對(duì)象的可操作程度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度、虛擬場(chǎng)景中對(duì)象依據(jù)物理學(xué)定律運(yùn)動(dòng)的程度等。
構(gòu)想性（Imagination）：是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)，從定性和定量綜合集成環(huán)境中結(jié)合，引導(dǎo)人們?nèi)ド罨拍詈兔劝l(fā)新意，抒發(fā)人們的創(chuàng)造力。
目前美國(guó)、加拿大等國(guó)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電廠、變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[31],我國(guó)在這方面也取得了一定的突破，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)和電力公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了虛擬變電站、電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，如江西贛東北供電公司的110kV東風(fēng)變電站虛擬變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[2].但這些仿真系統(tǒng)都是針對(duì)電廠、變電站的運(yùn)行、巡視等方面的培訓(xùn)[33].
對(duì)于電力系統(tǒng)二次回路檢修的培訓(xùn)，至今仍停留在“師傅帶徒弟”的模式在實(shí)際系統(tǒng)上現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，由于電廠、變電站始終處于穩(wěn)定工況下連續(xù)運(yùn)行，受訓(xùn)人員的檢修知識(shí)只能從理論學(xué)習(xí)或師傅的口頭傳授上獲得，很難在頭腦里建立起具體的認(rèn)識(shí)，只有在某一設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，受訓(xùn)人員才能在老師傅的帶領(lǐng)下進(jìn)行故障處理，受訓(xùn)人員很少有自己動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，尤其是對(duì)于一些極少發(fā)生的故障處置就更難有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)。
目前，虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)軟件主要用OPENGL[1,4]、VRML[3]、VRP等，本課題利用虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)（VRP）軟件，根據(jù)豐滿電站的實(shí)際系統(tǒng)建立與實(shí)際一致的虛擬現(xiàn)場(chǎng)，再根據(jù)所收集到的各種故障及其所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)、信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)，在虛擬模型中將這些現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)，力求與實(shí)際現(xiàn)象相一致，使受訓(xùn)人員能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)中得到與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)一樣的訓(xùn)練。其具體步驟如下：
1、教員平臺(tái)和故障顯示平臺(tái)的建立
此步工作可分為教員平臺(tái)和故障顯示平臺(tái)兩部分，分別由兩臺(tái)顯示器顯示。
教員平臺(tái)可以由教員設(shè)置故障的類(lèi)型和地點(diǎn)，并觀看學(xué)員的操作過(guò)程，對(duì)學(xué)員的操作打分，回放故障發(fā)生及保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。在第二步工作完成后，教員平臺(tái)還可以通過(guò)仿真軟件將設(shè)置的故障信號(hào)輸出給實(shí)際保護(hù)裝置。
故障顯示平臺(tái)可以顯示在運(yùn)行值班室所反映出的故障信號(hào)，及相應(yīng)的光字牌。
2、計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際保護(hù)裝置的連接
在教員平臺(tái)中建立大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真計(jì)算系統(tǒng)，將教員平臺(tái)設(shè)置的故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出給保護(hù)裝置，并將保護(hù)裝置的動(dòng)作情況反映到故障顯示平臺(tái)上。
3、虛擬現(xiàn)場(chǎng)的建立
利用一臺(tái)顯示器構(gòu)建出一個(gè)與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境基本一致的虛擬現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)應(yīng)教員平臺(tái)所設(shè)置的故障，在故障地點(diǎn)顯示出相應(yīng)得故障形式，并將該故障所對(duì)應(yīng)的信號(hào)、報(bào)警以及光字牌反映到故障顯示平臺(tái)上，學(xué)員根據(jù)故障信號(hào)，通過(guò)學(xué)員機(jī)選擇所需工具，在虛擬現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)處理方案，查找、處理故障。
四、工作計(jì)劃進(jìn)度
20xx年xx月至20xx年xx月：學(xué)習(xí)VRP軟件，并構(gòu)建教員機(jī)平臺(tái)和故障顯示平臺(tái)。
20xx年xx月至20xx年，建立大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真計(jì)算系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)時(shí)仿真進(jìn)程控制系統(tǒng)使其與繼電保護(hù)裝置相連接。
20xx年xx月至20xx年xx月，建立虛擬現(xiàn)場(chǎng)，并添加各種故障現(xiàn)象。
五、研究中可能遇到的困難和解決辦法
本課題最主要的問(wèn)題就是工作量大，這就要求我必須提高效率，端正工作態(tài)度，確保已完成任務(wù)的質(zhì)量，并勤與導(dǎo)師溝通，力求仿真系統(tǒng)的真實(shí)性和人性化，便于日后對(duì)系統(tǒng)得擴(kuò)充與升級(jí)。
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工程碩士畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告3
1緒論
近年來(lái)隨著全球可持續(xù)發(fā)展的推進(jìn)，低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)成為世界各國(guó)所倡導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。充分利用有限的資源,實(shí)現(xiàn)效益的最大化和成本的最小化已成為各個(gè)企業(yè)追求的目標(biāo)。不銹鋼復(fù)合板作為一種資源節(jié)約型的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了低成本和高性能的完美結(jié)合，有良好的社會(huì)效益。
不銹鋼復(fù)合鋼板是一種由基層和覆層復(fù)合而成的金屬鋼板，基層主要承受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，覆層主要滿足耐蝕和耐磨等特殊性能要求，通常覆層厚度只占總厚度的10%~20%[1]，是純不銹鋼板的最佳替代材料，不但節(jié)約大量的稀有貴重金屬，而且可以降低成本的30%~50%[2];被廣泛應(yīng)用于石油化工、航空、航天、核工業(yè)、電力、水利、食品等領(lǐng)域[3]。因此新型薄層不銹鋼復(fù)合板的研究和制備已經(jīng)成為不銹鋼領(lǐng)域中一個(gè)重要的發(fā)展方向[4]，是國(guó)家建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)大力推廣的新型材料。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不銹鋼的防腐蝕性能已經(jīng)不能滿足越來(lái)越高的防腐蝕條件。然而鈦合金具有耐高溫、耐腐蝕、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在-253℃~500℃的溫度范圍內(nèi)能夠保持較好的綜合性能。近年來(lái)，鈦及其合金不但被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的汽車(chē)、石化、生物工程等領(lǐng)域，同時(shí)作為新技術(shù)應(yīng)用、工藝創(chuàng)新、新設(shè)備制造等方面的重要原材料得到不斷重視[5-7]。但因其開(kāi)采成本和冶煉制備價(jià)格較高，又影響到鈦及其合金在各行業(yè)中的推廣應(yīng)用[8]。
鈦/鐵/不銹鋼復(fù)合板是一種新型的結(jié)構(gòu)材料，它以工業(yè)純鐵為基層，TA1工業(yè)純鈦、304不銹鋼分別為兩側(cè)覆層的復(fù)合鋼板。這類(lèi)鈦-鋼連接結(jié)構(gòu)既具有鈦的高耐蝕性，又有結(jié)構(gòu)鋼的高強(qiáng)度、高彈性模量，同時(shí)可顯著降低結(jié)構(gòu)的材料成本[9]。工業(yè)純鐵具有承受載荷的能力且鈦、不銹鋼具有耐腐蝕的功能,與鈦板和不銹鋼板相比不僅節(jié)約了大量稀有貴重金屬，而且可以降低成本，是純鈦板和純不銹鋼板的最佳替代材料。
以鈦/鐵/不銹鋼復(fù)合板制作的壓力容器，與不銹鋼復(fù)合板相比，其內(nèi)部的鈦覆層的耐腐蝕性能強(qiáng)于不銹鋼覆層，能滿足不銹鋼達(dá)不到的腐蝕條件，同時(shí)外層的不銹鋼覆層可以滿足一般的防腐蝕條件，既能滿足服役條件，同時(shí)大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。壓力容器的生產(chǎn)工藝主要為對(duì)接焊方式，所以進(jìn)行鈦/鐵/不銹鋼三層復(fù)合薄板對(duì)接焊工藝的研發(fā)尤為重要。
2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1鈦合金薄板對(duì)接焊
本課題使用的復(fù)合板，其鈦覆層只有0.2mm，屬于鈦合金薄板。目前，鈦合金焊接最常用的方法是鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)和熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)，焊接工藝成熟，然而，電弧的熱輸入量大導(dǎo)致薄板焊接時(shí)產(chǎn)生的變形難以得到控制。相比之下，高能束流的焊接，例如電子束焊接和激光焊接[10-11]，由于熱輸入小、焊接接頭質(zhì)量高等特點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)小變形的全熔透焊接方面具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
隨著科技的進(jìn)步，激光加工的迅速發(fā)展為鈦合金的焊接提供了新的可能，由于其具有能量集中，焊縫成形好，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，非常適合焊接鈦合金材料，正在成為鈦合金焊接的重要手段。相比于其他傳統(tǒng)焊接方法，激光焊接具有能量集中、熱影響區(qū)域小、焊縫成形好、易于自動(dòng)焊接和監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，適合于焊接鈦及鈦合金材料。由于鈦及鈦合金具有低熱傳導(dǎo)率和對(duì)紅外線光高吸收率等物理特性，故激光焊接鈦及鈦合金更容易得到深穿透焊。激光焊接過(guò)程中重要的焊接參數(shù)有脈沖波形、激光功率、焊接速度、離焦量和保護(hù)氣體流量等。通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整激光焊接相關(guān)工藝參數(shù)，就可以確保重復(fù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的焊縫成形。
日本學(xué)者Shinoda[12]等對(duì)β型鈦合金Ti-22V-4Al薄板激光焊接的可焊性進(jìn)行了研究，獲得的焊縫組織室溫機(jī)械性能與母材近似，隨后他們研究了β型鈦合金激光焊接接頭的裂紋敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在高的熱輸入情況下，β型鈦合金有很大的裂紋傾向[13];Tsay[14]研究了Ti6Al4V激光焊接接頭微觀組織對(duì)疲勞裂紋生長(zhǎng)率的影響;Mourton[15]采用三水平全因子設(shè)計(jì)對(duì)CO2激光焊接8mm厚的Ti6Al4V的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;劉金合等[16]采用三水平正交因子設(shè)計(jì)研究了Ti6Al4V的激光焊接工藝參數(shù)。目前，針對(duì)鈦及鈦合金的激光焊接，很多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究，但多針對(duì)的是厚板超過(guò)1mm的情況，涉及密封焊接工藝及性能的研究比較少，且未見(jiàn)到有關(guān)焊接后密封性能的研究[17-19]。
近年來(lái)，復(fù)合焊接方法逐漸進(jìn)入大眾的視野。在焊接鈦合金薄板中，激光-電弧復(fù)合焊是一種新型的`方法。激光-電弧復(fù)合焊接是將激光和電弧兩種熱源通過(guò)旁軸或同軸相結(jié)合并作用于工件的同一位置，實(shí)現(xiàn)金屬材料連接的過(guò)程，它綜合了激光焊接的高速度、高效率、低熱輸入和電弧焊接良好的橋連性，成為近年來(lái)焊接領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。Steen[20]在上世紀(jì)80年代首次提出CO2激光-TIG電弧復(fù)合概念時(shí)就對(duì)0.8mm厚度的純鈦板進(jìn)行了復(fù)合焊接試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用復(fù)合焊接，焊接速度可以提高2倍，顯示出了復(fù)合焊接在薄板連接方面的優(yōu)勢(shì)。20xx年，崔麗[21]研究了工業(yè)純鈦(1.5mm)的光纖激光-熔壓極惰性氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接，發(fā)現(xiàn)立交量和兩熱源之間的距離對(duì)焊接橫截面形狀、焊縫、余高影響不大，而激光功率、電流、焊接速度對(duì)線能量的輸入有直接影響，對(duì)焊接成型的影響則更大。20xx年Murakami等[22]采用光纖激光-MIG電弧復(fù)合焊接鈦板時(shí)可以通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)來(lái)優(yōu)化焊接的咬邊程度，并且認(rèn)為焊接接頭的力學(xué)性能和焊縫內(nèi)的化學(xué)成分有關(guān)。但是對(duì)于薄板鈦合金，MIG焊接時(shí)易發(fā)生電弧不穩(wěn)定，且易產(chǎn)生燒穿和飛濺[23]。
考慮到薄板加工對(duì)精密度的要求，微束等離子弧焊接也是一種有效的加工方式。微束等離子弧焊接是高能量密度的焊接方法，其所選用的等離子弧種類(lèi)為混合型等離子弧，電弧收縮度極高，能量集中[24]，焊接過(guò)程中熔池容易控制，焊接熱影響區(qū)小，焊縫具有成形精度高、焊接缺陷少、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于薄板焊接[25]，已成為T(mén)C4鈦合金薄板焊接首選的工藝。20xx年李杰勛[26]采用微束等離子熔焊工藝在鈦合金表面制備鈦基復(fù)合材料，選用優(yōu)化后的工藝參數(shù)來(lái)熔覆制備不同合金成分的復(fù)合材料涂層，研究涂層的組織和性能，來(lái)探索出一種新的鈦合金表面復(fù)合材料涂層制備工藝。
2.2鈦-鐵復(fù)合板對(duì)接焊
鈦及鈦合金構(gòu)件的制造過(guò)程復(fù)雜，使用成本高昂，所以鈦/鐵的焊接研究幾乎是伴隨著鈦的工業(yè)化發(fā)展同時(shí)進(jìn)行的。由于鈦的化學(xué)性質(zhì)活潑，在400℃以上，極易受到氫、氧和氮的污染并使接頭脆化,因此鈦及鈦合金與鋼的焊接必須在惰性氣體保護(hù)下或真空中進(jìn)行。目前，鈦/鐵的焊接方法主要有弧焊、電子束焊、激光焊、摩擦焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊和釬焊等。
2.2.1弧焊
李標(biāo)峰[27]曾嘗試使用TIG焊方法，不加焊絲直接將純鈦和純鐵焊接起來(lái)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)焊接過(guò)程中焊道便自行開(kāi)裂，并有硬脆的焊珠脫落。鈦與鋼的直接焊接在國(guó)內(nèi)外均有多次嘗試，結(jié)果均以接頭脆斷而失敗告終。原因在于焊接過(guò)程中產(chǎn)生的Ti-Fe金屬間化合物使接頭脆化[28]，而由于鈦和鋼熱膨脹系數(shù)等熱物理性質(zhì)的差異而產(chǎn)生的焊接應(yīng)力則加速了接頭的斷裂。為了獲得優(yōu)質(zhì)的鈦/鋼異種金屬接頭，在焊接過(guò)程中必須盡量避免產(chǎn)生這種脆性相。張小明[29]采用MIG爆方法，以成分為Cu-3%Si-1%Mn、直徑0.8mm的細(xì)銅絲為焊絲，將1mm厚的純鈦板焊接到12mm厚的SS400鋼板表面，結(jié)果表明，接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)300MPa以上。李標(biāo)峰[30]采用Ta和Cu做中間填料，具體做法是先將Ta與鈦，Cu與鋼焊接起來(lái)，再將Ta與Cu焊接在一起，間接實(shí)現(xiàn)了鈦與鋼板材的焊接。得到了強(qiáng)度為600MPa的接頭，接頭斷裂于Ta與Cu的連接處。
2.2.2電子束焊
電子束焊在焊接異種金屬時(shí)比電弧焊更具優(yōu)勢(shì)。例如，高能量密度使電子束焊具有高的加熱和冷卻速度，能夠克服由于兩種金屬熔化溫度差別較大而產(chǎn)生的焊接問(wèn)題，而低的熱輸入則可以緩解異種金屬焊接時(shí)產(chǎn)生的焊接應(yīng)力。然而，采用真空電子束焊方法直接焊接鈦和鋼依然不能克服接頭脆斷問(wèn)題[31-32]。李標(biāo)峰[33]以釩作為中間填料，先在鈦板上堆焊一層釩，將釩層表面挫平后采用電子束焊方式焊接釩-鐵界面，拉伸測(cè)試結(jié)果顯示接頭的抗拉強(qiáng)度為410MPa，接頭斷裂于純鐵母材，但釩-鐵接頭的質(zhì)量波動(dòng)性很大，部分接頭出現(xiàn)脆斷現(xiàn)象。王廷[32]采用真空電子束焊焊接2.5mm厚Ti-15-3鈦合金和304不銹鋼板時(shí)以1mm厚Cu板為填充金屬，得到了沒(méi)有裂紋的接頭。結(jié)果表明在靠近不銹鋼的區(qū)域，金屬間化合物TiFe2彌散分布在Cu固溶體基底中�？拷F合金的爆縫含有Ti-Cu，Ti-Fe-Cu金屬間化合物層，在這里硬度達(dá)到最大值。拉伸測(cè)試時(shí)，在金屬間化合物層發(fā)生脆性斷裂，拉伸強(qiáng)度為224MPa。20xx年，王廷[34]又分別以0.7mm銅箔+0.7mm釩箔和由粉末冶金法制備的1.4mm厚V/Cu-V復(fù)合層做為填充層，采用真空電子束焊的方式焊接2.5mm厚的近α鈦合金(Ti6Al2Zr2Mo2V)和304不銹鋼。
2.2.3激光焊
激光焊與電子束焊一樣，屬于高能量密度、低熱輸入的焊接方法，在焊接異種金屬時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)。然而采用激光焊方法焊接鈦及鈦合金與鋼則少有報(bào)道[35-36]。Z.Sun和J.C.Ion[37]總結(jié)了各種金屬組合的激光焊效果，將結(jié)果分為“非常好”，“好”，“一般”和“差”，結(jié)論為飲鈦與鋼直接焊效果為“一般”。H.Hiraga[35]采用搭接接頭形式，將激光束照射在鈦板上，直接焊接純鈦和不銹鋼。通過(guò)對(duì)脈沖能量和功率密度的控制，使不銹鋼側(cè)形成一個(gè)較小的熔化區(qū)域，從而限制金屬間化合物的大量產(chǎn)生，得到了剪切強(qiáng)度為190MPa的接頭。S.S.Zhao[36]等人同樣采用搭接的方式，將激光束照射在鈦板上，焊接了Ti6A14V和42CrMo，并通過(guò)有限元數(shù)值模擬的方法研究了焊接工藝參數(shù)與焊縫溫度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)Ti6A14V和42CrMo母材之間有TiFe和TiFe2金屬間化合物層存在，其厚度隨著熱輸入的增加而變厚。通過(guò)對(duì)激光脈沖能量和功率密度的控制，可以使界面處的溫度剛好等于或略高于42CrMo板的熔焊溫度，以控制金屬間化合物的生成，得到最佳的焊接效果。
2.2.4釬焊
釬焊是焊接過(guò)程中母材不熔化，而依靠熔化的釬料與母材表面的潤(rùn)濕、相互溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法[38]。釬焊適用于焊接熔點(diǎn)高或塑形差的同種材料，或焊接時(shí)易產(chǎn)生金屬間化合物或互溶相差的異種材料。但釬焊明顯比擴(kuò)散焊效率更高，接頭設(shè)計(jì)也更加多變。因此很多難以解決的焊接組合均選擇釬焊做為突破口[39-41]。關(guān)于鈦及鈦合金與鋼釬料研究的報(bào)道較多，使用的釬料有Ag基，Cu基，Zr基和Ti基。
何鵬等人[42-43]以50μm厚的Ag-Cu27-Nil-Li0.5(wt.%)合金箔做為釬料對(duì)γ-TiAl合金與35CrMo鋼進(jìn)行了感應(yīng)釬焊，并對(duì)釬縫的微觀組織，接頭的力學(xué)性能和斷裂特征進(jìn)行了研究。接頭的最高強(qiáng)度為324MPa，最佳工藝參數(shù)為930℃保溫1分鐘，接頭斷裂于Al-Cu-Ti的金屬間化合物層。Shiue R K等人[44-45]采用BAg-8和63Ag-35.25Cu-1.75Ti做為釬料紅外釬焊TC4與17-4PH不銹鋼時(shí)，嘗試在鋼側(cè)鍍Ni、Cr和Ni/Cr層作為過(guò)渡層增加Ag基釬料與鋼側(cè)的連接效果。結(jié)果表明釬縫中主要為T(mén)i-Cr-Ni，Ti-Cr以及Ti-Cu金屬間化合物，接頭中沒(méi)有Fe-Ti化合物出現(xiàn)。其得到的最佳工藝參數(shù)為850℃保溫5分鐘，接頭的最高剪切強(qiáng)度為214MPa。A.EIrefaey等人分別采用Cu65.2-Ag31-Ti3.8(wt.%)[46]和Cu-Mnl2-Ni2(wt.%)[47-48]等銅基釬料釬焊純鈦和低碳鋼。對(duì)釬縫相組成的分析結(jié)果表明：釬縫中有大量的Fe-Ti，Cu-Ti和Fe-Ti-Cu金屬間化合物存在，尤其是Fe-Ti金屬間化合物嚴(yán)重影響了接頭的力學(xué)性能。對(duì)接頭的剪切測(cè)試結(jié)果表明接頭的最大剪切強(qiáng)度僅為61MPa。接頭斷裂于靠近低碳鋼的釬縫中。
2.3鐵-不銹鋼復(fù)合板對(duì)接焊
隨著不銹鋼復(fù)合板在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，目前對(duì)不銹鋼復(fù)合板的焊接研究也越來(lái)越多。對(duì)不銹鋼復(fù)合板的焊接工藝進(jìn)行研究，主要是為了獲得具有優(yōu)異力學(xué)性能和耐腐蝕性能的不銹鋼復(fù)合板接頭。但是由于不銹鋼復(fù)合板的基層與覆層化學(xué)成分、物理化學(xué)性能差異較大，因此要保證不銹鋼復(fù)合板接頭具有良好的綜合性能具有一定難度。依據(jù)文獻(xiàn)查詢，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)覆層奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的焊接性研究相對(duì)較多，工藝上相對(duì)成熟，對(duì)于不銹鋼復(fù)合板的焊接工藝評(píng)定以及異種金屬的焊接性研究也已有一些文獻(xiàn)報(bào)道。
王文先[49]等人采用4種不同工藝對(duì)1Cr18Ni9Ti/Q235復(fù)合板的對(duì)接焊工藝進(jìn)行研究，并對(duì)焊接接頭的顯微組織、力學(xué)性能以及覆層耐腐蝕性能進(jìn)行了分析。研究表明，采用鎢極氬弧焊焊接覆層和基層，覆層焊縫的顯微組織為奧氏體加少量鐵素體，基層為較高韌性的板條馬氏體，接頭力學(xué)性能良好。而采用埋弧焊焊接基層時(shí)焊縫組織為粗大的柱狀晶，韌性較差。鎢極氬弧焊接頭在濃度為1mol/LNaCl中覆層的抗電化學(xué)腐蝕性能與母材相近，且無(wú)晶間腐蝕現(xiàn)象。呂世雄[50]等人采用鎢極氬弧焊對(duì)316L/20G雙金屬?gòu)?fù)合管進(jìn)行對(duì)接焊，實(shí)驗(yàn)中采用ER316L焊絲焊接覆層，采用ER309L焊絲焊接過(guò)渡層，采用ER55-G焊絲作為填充材料焊接基層，并對(duì)接頭進(jìn)行了拉伸、彎曲、沖擊等力學(xué)性能測(cè)試，以及對(duì)接頭微觀組織、主要合金元素的擴(kuò)散進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，獲得接頭的力學(xué)性能良好，覆層焊縫中合金元素并未被基層焊縫稀釋。
Chuaiphan W等人[51]采用鎢極氬弧焊接304奧氏體不銹鋼和1020碳鋼，并研究不同焊絲對(duì)接頭組織與性能的影響。結(jié)果表明，采用309L和308L焊絲所獲得的接頭焊縫組織中，鐵素體呈連續(xù)樹(shù)枝狀排列分布于奧氏體中，且前者的鐵素體含量比后者高，而使用316L焊絲獲得的接頭焊縫中為不連續(xù)的樹(shù)枝狀鐵素體分散排列在奧氏體中。進(jìn)一步對(duì)接頭進(jìn)行耐腐蝕性能測(cè)試，采用309L焊絲獲得的焊縫具有較好的抗點(diǎn)蝕性能。YAN J[52]等人分別采用激光焊、鎢極氬弧焊、復(fù)合焊三種方法對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行焊接，結(jié)果表明，三種焊接方法所獲得焊縫均為α+γ雙相組織，但組織中的鐵素體含量各不相同，其中以激光焊焊縫中的鐵素體含量最高，而鎢極氬弧焊焊縫中的鐵素體含量最低。
田勁松[53]等人采用TIG自熔焊對(duì)409L和410L冷軋板進(jìn)行了焊接試驗(yàn)，并對(duì)獲得接頭進(jìn)行了拉伸和晶間腐蝕試驗(yàn)。結(jié)果表明，410L接頭塑性下降較多的主要原因在于焊縫金屬中的C、N含量較高，在焊接過(guò)程中易形成馬氏體，冷卻過(guò)程中析出了富Cr的碳化物和氮化物。409L接頭未產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的主要原因在于焊縫金屬中C、N的含量較低，且添加了強(qiáng)碳化物形成元素Ti;而410L接頭產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的主要原因在于，焊接冷卻過(guò)程中析出了富Cr的碳化物和氮化物，導(dǎo)致形成局部貧鉻區(qū)，不過(guò)，在焊接冷卻過(guò)程中形成的馬氏體具有一定的抵抗晶間腐蝕裂紋擴(kuò)展能力。
3課題的研究?jī)?nèi)容
本實(shí)驗(yàn)的主要目的是為了研發(fā)鈦鐵不銹鋼三層復(fù)合板的對(duì)接焊接工藝，考慮到焊后焊縫區(qū)域應(yīng)具備的防腐蝕性、力學(xué)性能以及技術(shù)難點(diǎn)，主要的研究?jī)?nèi)容可分為以下部分：
(1)設(shè)計(jì)合理的坡口形式
(2)制定TA1薄鈦板焊接工藝
(3)制定鈦/鐵復(fù)合層焊接工藝
(4)制定鐵/不銹鋼復(fù)合層焊接工藝
(5)檢測(cè)焊縫區(qū)域的耐腐蝕性
4課題的研究方案
(1)選擇合理的坡口形式及制備方法
圖4.1為鈦/鐵/不銹鋼三層復(fù)合板焊接的對(duì)接示意圖。焊后的焊縫區(qū)域必須還具有原覆層的防腐蝕性。同時(shí)鈦鐵又不能夠直接焊接，以防止產(chǎn)生TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相，削弱接頭的塑性。所以，對(duì)于鈦/鐵/不銹鋼復(fù)合板的對(duì)接焊要采取先開(kāi)坡口的形式。
圖4.2(a)(b)分別為預(yù)先設(shè)計(jì)的坡口形式。由于復(fù)合板的覆層非常薄，所以增加加工難度，將采取機(jī)械加工的方式去除鐵和不銹鋼，只留下鈦覆層。圖4.2(a)的加工難度低于圖4.2(b)，但是圖4.2(a)的焊接方式較為單一，只能采取預(yù)置粉末的方式通過(guò)深熔焊進(jìn)行焊接，而圖4.2(b)可以采用多道焊的方式進(jìn)行焊接，焊接難度大大降低，但是坡口加工難度較高。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，將對(duì)兩種方案進(jìn)行試驗(yàn)，確定最優(yōu)方案。
(2)確定鈦覆層的焊接工藝以及鈦/鐵之間過(guò)渡層的填充材料
由于鈦覆層厚度僅為0.2-0.25mm，屬于超薄板焊接，在焊接過(guò)程中極易燒穿或由于對(duì)不齊而出現(xiàn)焊接缺陷，所以焊接方案初步確定為卷邊焊。同時(shí)鈦/鐵直接焊接又會(huì)在界面處形成了TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相,削弱了接頭的塑性,而且接頭的熱穩(wěn)定性較差,焊接變形大,接頭形式也有一定的限制[54]。所以，根據(jù)鈦/鐵釬焊中采用的釬料種類(lèi)，初步計(jì)劃選取銅或鎳來(lái)作為過(guò)渡材料，并通過(guò)試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝。
(3)確定鐵/不銹鋼焊接工藝及焊縫填充材料成分
根據(jù)焊縫橫斷面形狀，如果復(fù)合板與復(fù)合板直接焊接，焊縫處不填充任何材料。焊后的焊縫金屬由復(fù)合板中的基層鐵與覆層不銹鋼共同熔化組成，基層的熔化量大于覆層不銹鋼，基層鐵對(duì)覆層不銹鋼的稀釋作用，使得焊縫金屬中Cr、Ni的含量可能遠(yuǎn)低于覆層不銹鋼中的含量。即使是焊縫表面，含有較多的覆層不銹鋼，由于熔池的攪拌作用，使得其Cr、Ni含量也會(huì)低于覆層不銹鋼中的含量，焊縫表面與覆層不具有同等的耐腐蝕性能。
如果在復(fù)合板焊縫處填充了與覆層相同材質(zhì)的不銹鋼材料，由于填充的不銹鋼材料與覆層具有相同的Cr、Ni含量，基層碳鋼對(duì)覆層的稀釋作用，仍會(huì)使焊縫金屬中Cr、Ni含量降低或者焊縫的局部區(qū)域降低，導(dǎo)致焊縫區(qū)是薄弱地帶，焊縫表面與覆層不銹鋼不具有同等的耐腐蝕性能。
根據(jù)上述分析，鐵/不銹鋼復(fù)合板的焊接必須在焊縫處填充高Cr、Ni的不銹鋼材料。依據(jù)焊縫熔池大小、覆層不銹鋼、基層碳鋼和填充材料的熔化量，結(jié)合Schaeffler圖(圖4.3),利用杠桿定律，即可出了填充材料的Creq、Nieq分別含量，然后配制所需Cr和Ni含量的高Cr、Ni不銹鋼粉末。
(4)對(duì)鈦/鐵/不銹鋼復(fù)合板焊縫的防腐蝕性能、力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，觀察并分析顯微組織。
5工作進(jìn)度安排
20xx.09-20xx.11 查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告;
20xx.12-20xx.03 制備焊接材料，對(duì)板材進(jìn)行軋制、切割、熱處理、開(kāi)坡口等加工;
20xx.04-20xx.07 學(xué)習(xí)并熟練掌微束等離子焊機(jī)，完成鈦覆層的焊接，測(cè)試工藝參數(shù);
20xx.08-20xx.09 進(jìn)行復(fù)合板焊接實(shí)驗(yàn)，制備良好的復(fù)合板焊縫;
20xx.10-20xx.12 對(duì)復(fù)合板焊縫進(jìn)行腐蝕性能檢測(cè);
20xx.01-20xx.02 對(duì)復(fù)合板焊縫進(jìn)行性能檢測(cè)及組織分析;
20xx.03-20xx.05 撰寫(xiě)論文，準(zhǔn)備答辯
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