Нефть - главное богатство
России

Сооружение стальных резервуаров методом полистовой и блочной сборки


Метод полистовой и блочной сборки резервуаров встречается значительно реже индустриальных методов, преимущественно при сооружении отдельных резервуаров. Сущность этих методов заключается в сборке резервуаров из отдельных листов или в сборке из укрупненных монтажных элементов, заранее заготовленных на строительной площадке.

Сооружение стальных резервуаров начинается с заготовительных операций: правки металла, чистки, разметки, резки, вальцовки и снятия кромок под сварку.

Правка металла производится в холодном состоянии на гибочных вальцах и прессах. После устранения волнистости металл тщательно очищается от ржавчины и окалины стальными щетками или пескоструйными аппаратами. Затем, в соответствии с проделанной разметкой по рабочим чертежам, производится резка металла на ножницах или газовыми резаками вручную или полуавтоматически. Кромки свариваемых листов скашиваются под сварку механическим путем или газовой резкой. Кромки после резки зачищаются от шлака, наплывов и заусениц.

Заготовительные операции производятся на монтажной площадке в специально оборудованной мастерской или на заводах металлоконструкций.

Этапы стоительства вертикальных цилиндрических резервуаров

Процесс сооружения вертикальных цилиндрических резервуаров разбивается на следующие этапы:

  1. заготовка конструкций;
  2. сборка и сварка днища с первым поясом;
  3. испытание днища;
  4. сборка и сварка последующих поясов корпуса и покрытия;
  5. сборка и сварка крыши;
  6. испытание корпуса и крыши;
  7. окраска резервуара.

Днище резервуара

Днище резервуара (изображение ниже) состоит из стальных полос, соединенных между собой внахлестку, а каждая полоса — из листов, сваренных по короткой стороне встык или также внахлестку. Сборка и сварка днищ, осуществляется непосредственно на песчаном основании.

Последовательность сварки днища и первого пояса

Сборочные и сварочные работы должны выполняться в строгой технологической последовательности, чтобы избежать возникновения в днище и в сварных швах больших внутренних напряжений и устранить коробление днищ и появление трещин.

Днище собирают с центральной полосы, к которой прикрепляют последовательно смежные полосы. Сборка производится на прихватках или с помощью клиновых приспособлений, прижимающих листы один к другому.

Сварку днища начинают с поперечных соединений в полосах в направлении от средних стыков к крайним (этап I), затем сваривают короткие участки полос в месте расположения первого пояса по периметру днища (этап II). После этого собирают первый пояс и сваривают его на высоту 300 мм от поверхности днища; одновременно производят сварку продольных соединений полос днища (этап III). На фигуре цифрами указана очередность сварки, а стрелками — направление наложения швов. Первый пояс приваривают к днищу двусторонним тавровым швом по всему контуру, производя сварку в одном направлении (этап IV). После приварки первого пояса заваривают все оставшиеся соединения (этап V).

После детального внешнего осмотра и устранения всех замеченных дефектов сварки производится испытание днища на герметичность.

Песчаное основание резервуара

Песчаное основание (фиг. 50), на котором производится монтаж днища, не досыпается до планировочной отметки на 8—10 см. На эту толщину изготовляется водонепроницаемый изоляционный слой 3. Проверку плотности швов днища производят методом химических реакций. Для этого по наружному контуру устраивается замок 4, обеспечивающий плотное соединение изоляционного слоя с окрайками днища.

Замок делается высотой не менее 10 см из того же грунта, что и изоляционный слой, и тщательно утрамбовывается для того, чтобы был плотно прижат к окрайкам днища.

Под днище по диаметральным направлениям вводятся 2—4 трубки 6 диаметром 12 мм и длиной 2—2,5 м, снабженные на наружных концах муфтами для присоединения к ним трубок от аммиачных баллонов. Для резервуаров с диаметром менее 15 м применяются две трубки, а для резервуаров с диаметром более 15 м — четыре трубки.

При испытании к трубкам присоединяются аммиачные баллоны 5; под днище поступает аммиак для создания насыщенной аммиаком газовой среды с избыточным давлением в 8—10 мм вод. ст. Выходу аммиака из-под днища в окружающую среду препятствует замок на окружности резервуара.

Аммиак, обладающий высокой проницаемостью, просачивается через дефектные места и неплотности в днище внутрь резервуара. Места проникновения его через днище определяются посредством чувствительного реактива, в качестве которого применяется раствор бесцветного кристаллического порошка фенолфталеина в спирте-ректификате или сырце. В состав применяемого раствора входят 4 части фенолфталеина, 40 частей спирта и 100 частей воды.

Сварные швы поливаются тонкой струей реактива, который в местах неплотности швов под действием аммиака резко изменяет окраску, образуя пятно ярко-красного цвета. Обнаруженные таким способом дефектные места в швах исправляются заваркой и вторично проверяются с помощью реактива. После устранения всех дефектов замок убирается, и аммиак из-под днища выпускается в окружающую среду. Для ускорения выхода аммиака можно применять продувку воздухом через подводящие трубки.

Продолжительность испытаний днища резервуара диаметром 20— 25 м длится 2 —3 ч. На контроль 100 пог. м шва расходуется: аммиака 1 баллон, спирта 1 л и фенолфталеина 100 а.

Проверка плотности швов резервуаров

Другим очень эффективным способом проверки плотности швов, сваренных встык, является способ, осуществляемый при помощи вакуум-камеры, предложенной Институтом электросварки им. Е. О. Патопа. Вакуум-камера (фиг. 51) представляет собой прямоугольную коробку, открытую снизу, а сверху закрытую небьющимся стеклом 4. По контуру коробки, с нижней стороны, в стенку 2 заделана губчатая резина 3.

 

Схема испытания днища методом химических реакций: а — разрез по оси симметрии; б — план днища; в — узел сопряжения первого пояса с днищем (в разрезе). 1 —. листы днища; 2 — песчаная подушка; 3 — изоляционный слой;

4— замок; 5—баллоны; 6—трубы.

Внутренняя полость коробки освещается двумя электрическими лампочками, питаемыми от аккумулятора. При испытании шва испытуемый участок смачивают раствором и на него устанавливают вакуум-камеру. По трубке 6 из камеры откачивают воздух насосом, вследствие чего камера плотно прижимается к листам. При наличии в шве неплотностей воздух, проходя через них, вспенивает мыльный раствор, что без труда наблюдается через стекло камеры. Скорость испытаний швов при помощи вакуум-камеры составляет до 8—10 м шва в 1 ч.

Сварка горизонтальных швов поясов корпуса резервуаров выполняется внахлестку в соответствии с проектом. Наружный шов должен быть сплошным, внутренний — прерывистым. Вертикальные сварные соединения листов корпуса выполняются встык с обязательной обратной подваркой.

Сварка вертикальных стыков пояса производится после окончания сборки и выверки вышележащего пояса.

После сборки 4—5 поясов для обеспечения устойчивости корпуса от ветровой нагрузки, он скрепляется растяжками. В местностях, подверженных действию сильных ветров, растяжки необходимо ставить после сборки 2—4 поясов.

По окончании установки верхнего пояса немедленно должен монтироваться верхний упорный уголок и устанавливаться растяжки, без которых оставлять смонтированный корпус запрещается.

Крупноблочный метод монтажа резервуаров заключается в том, что отдельные конструкции резервуара выполняются на стендах строительной площадки. Так, например, днище резервуара емкостью 5000 м3 собирается из четырех полотнищ блоков, а корпус вместо 96 листов монтируется 12 блоками. Применяется метод монтажа резервуаров подращиванием целых поясов.

Сборка и сварка поясов корпуса и покрытия

Вертикальные швы резервуаров емкостью более 2000 м3 проверяют для выявления микроскопических дефектов, трещин, непроваров, шлаковых включений и газовых пор путем выборочного просвечивания у-лучами радиоактивных элементов. Просвечиванию подвергаются все вертикальные стыковые швы нижних четырех поясов. Швы считаются хорошими, если в них имеются только единичные газовые поры и мелкие шлаковые включения без признаков непровара трещин. Швы без признаков трещин, имеющие незначительное количество газовых пор и шлаковых включений, не носящих характер сплошной сетки, а также имеющие прерывистый непровар, считаются удовлетворительными и подлежащими приемке. Швы с более значительными дефектами считаются неудовлетворительными и должны быть вырублены, заварены вновь и просвечены.

Просвечивание сварных швов гамма-лучами

Просвечивание сварных швов гамма-лучами основано на распаде радиоактивных изотопов и выделении коротких электромагнитных излучений, способных проникать через металл значительной толщины. Воздействуя гамма-лучами на фотопленку, помещенную с обратной стороны сварного шва, можно получить изображение его макроструктуры. Кроме радиоактивного кобальта применяют и другие радиоактивные изотопы, как, например, изотопы иридия, цезия и европия.

Радиоактивные изотопы цезия, иридия и европия обладают по сравнению с изотопом кобальта рядом преимуществ. Экспозиция их короче п безопасность применения выше, что позволяет в целях сокращения времени просвечивания применять ампулы большей мощности (2 —3 кюри). Ампулой цезия в 2,5 кюри, помещенной в центре сферического резервуара диаметром 10 м (с толщиной стенки 24 мм) в течение 6 ч можно просветить 100% швов, тогда как на выборочное просвечивание 5% швов кобальтом затрачивается 60 ч.

Магнитографический метод контроля сварных соединений: а — схема лентопротяжного механизма; б — вид дефектов на экране осциллографа. 1 — трещина; 2 — непровар: 3 — шлак и поры.

Ультразвуковой способ просвечивания сварного шва

Из других способов контроля сварных швов известны ультразвуковой, применяющийся за рубежом, и магнитографический, разработанный в СССР. Магнитографический метод является чувствительным, дешевым и высокопроизводительным (скорость контроля в 10 раз больше, чем при просвечивании). При магнитографическом методе контроля сварных швов на ферромагнитной пленке фиксируются поля рассеивания, возникающие против дефектных мест шва. При протягивании пленки с магнитной записью (изображение а) мимо воспроизводящей головки в обмотке ее возбуждается электродвижущая сила, подаваемая после усиления на экран электронно-лучевой трубки. В местах дефектов шва происходят отклонения электронного луча, в результате которых по форме и длительности возникающих на экране импульсов судят совершенно безошибочно о характере дефекта. Вид дефектов, регистрируемых экраном осциллографа (изображение б). Применяя магнито-графический метод, можно контролировать все сварные швы.

Большой объем сварочных работ при монтаже резервуаров вызвал необходимость механизации и автоматизации процесса сварки. Достаточно сказать, что наиболее распространенный резервуар емкостью 5000 м3, собираемый из 477 стальных листов, имеет сварные швы длиной более 2 км.

В монтажных условиях применяется для нахлесточных соединений автоматическая сварка сварочными тракторами под слоем флюса и полуавтоматическая сварка.

Скорость автоматической сварки составляет 46—50 м/ч, а полуавтоматической — 24—40 м/ч.