Технология и аппараты химических производств
eng  rus
  (495) 2-680-680
  (495) 669-93-35
info@him-apparat.ru

Монтаж сферических резервуаров
  Монтаж сферических резервуаров очень сложен. Это связано как с самой формой их оболочки, так и с допустимыми при приемке только минимальными отклонениями от идеально сферической формы. Ограничение до минимума монтажных деформаций, а также требование выполнения сварных швов высокого качества необходимо для безопасной эксплуатации резервуара при высоком внутреннем давлении и одновременном отсутствии защиты от атмосферных воздействий, главным образом при низких температурах.

  Размеры сооружаемых в настоящее время сферических резервуаров исключают возможность их сборки на заводах. Поэтому резервуары собирают непосредственно на строительной площадке.

  При использовании ручной сварки сборка оболочки резервуара может начинаться от экваториального пояса или от нижней части. Первым способом монтируются главным образом резервуары с диаметрами до 18 м. а вторым – резервуары большего диаметра.

  При сборке оболочки резервуаров, выполненной из высокопрочной стали, монтажные скобы следует крепить непосредственно у кромки стального листа, т.е. в зоне, которая затем, во время сварки, будет расплавлена. Не следует также применять леса, которые подвешивают на захватных приспособлениях, приваренных к листам оболочки резервуара. Правда, это осложняет сооружение лесов, но зато исключает структурные дефекты, которые остаются в оболочке резервуара после удаления монтажных захватных приспособлений.

  Выделяют следующие способы монтажа шаровых резервуаров:
РУЧНАЯ СВАРКА ОБОЛОЧКИ РЕЗЕРВУАРА, СОБИРАЕМОЙ ОТ ЭКВАТОРИАЛЬНОГО ПОЯСА
  Листы, из которых состоит оболочка резервуара, поставляют на строительную площадку с подрезанными по требуемому размеру кромками. Эта операция производится на заводе. Исключение составляют листы, которые соединяются с верхней и нижней частями резервуара, вдоль этого стыка должен быть оставлен припуск листа 150 – 200 мм, который будет обрезан после подготовки чаш.

  Резервуары, предусмотренные для монтажа этим методом, имеют оболочку, которая чаще всего состоит из трех поясов листов и двух чаш (рис. 1). Опорные стойки должны быть соединены с каждым вторым листом экваториального пояса. Эти листы имеют приваренные на заводе башмаки стоек. При применении данного метода монтажа сборка оболочки резервуара происходит следующим образом.
montage-1.gif
Рис.1. Деление оболочки сферического резервуара на пояса и чаши.
1 – чаши, 2 - верхний пояс, 3 - экваториальный пояс, 4 – нижний пояс



Рис.2.
Схема начального этапа монтажа резервуара.
1 – монтируемый лист, 2 - оттяжка

  В горизонтальном положении стойка соединяется с ее башмаком, приваренным к листу резервуара. Затем вдоль кромки листа свариваются на расстоянии через каждые 1000 мм короткие участки полосовой стали с просверленными отверстиями; они будут служить для сборки листов с применением монтажных скоб. К листам привариваются также захватные приспособления для крепления консолей для лесов и на них подвешиваются настилы лесов. Подготовленный таким образом лист устанавливается с помощью крана на фундаменте. Лист следует расчалить тремя оттяжками, которые позволяют также корректировать его положение. Между двумя установленными листами вставляют соединяющий их очередной лист экваториального пояса (рис.2). Стыки выполняются монтажными скобами. Монтажники работают на лесах, прикрепленных к листам, которые соединены со стойками.

  Следующим этапом работ является сборка нижнего пояса листов. Листы вводятся внутрь резервуара сверху и соединяются с экваториальным поясом монтажными скобами, причем нижняя кромка листов подпирается стойками.

  При сборке верхнего пояса листов большую помощь оказывает монтажная мачта, установленная по оси резервуара. Смонтированный на ее верхушке «венец» является опорой для листов во время сборки (рис.3).

montage-3.gif
Рис. 3. Сферические резервуары на разных стадиях монтажа.

  Монтаж верхней и нижней чаш выполняется после окончания сварки оболочки резервуара и после обрезки по точному размеру кромок верхнего и нижнего поясов листов.

  Резервуары, сооружаемые из листов толщиной свыше 25 мм, изготовленных из малоуглеродистой стали, должны подвергаться отжигу для снятия внутренних напряжений. Оболочка резервуара покрывается с наружной стороны теплоизоляцией, выполненной чаще всего из стекловаты, а к патрубку в нижней чаше резервуара подводится труба, идущая от генератора, в котором чаще всего сжигается нефть (рис.4). Хороших результатов отжига для снятия внутренних напряжений достигают только тогда, когда вся оболочка резервуара нагревается равномерно. Поэтому над газовводным отверстием устанавливают дефлектор, который отклоняет поток горячих газов таким образом, что они омывают всю внутреннюю поверхность резервуара.
montage-4.gif
Рис.4.
Схема установки для отжига резервуара.
1 – Генератор продуктов сгорания, 2 – дефлектор, 3 – верхний патрубок, 4 - изоляция

  При отжиге для снятия внутренних напряжений опоры резервуара во время этой операции должны быть подвижно соединены с фундаментами. В противном случае в оболочку резервуара будут введены напряжения в результате ограничения термической деформации. Например, при отжиге резервуара диаметром 10,5 м при температуре 600°С горизонтальное перемещение противоположных стоек составляет 63мм.

РУЧНАЯ СВАРКА ОБОЛОЧКИ РЕЗЕРВУАРА, СОБИРАЕМОЙ ОТ НИЖНЕГО ПОЯСА
  Перед началом монтажных работ по оси резервуара устанавливается монтажная мачта, а также монтажные опоры, на которых проводится сборка и сварка листов первого пояса.

  При монтаже второго пояса каждый монтажный сегмент, состоящий из двух листов, подвешивается к мачте с помощью троса, чтобы не перегрузить монтажные опоры и листы нижнего пояса. Сборка второго пояса проходит в следующем порядке:
  • после монтажа первого сегмента листов следующий сегмент монтируется на противоположной стороне окружности;
  • два очередных сегмента листов монтируются так, что окружность резервуара оказывается поделенной на четыре равные части;
  • последующие сегменты листов монтируются уже поочередно по окружности.
montage-5.gif
Рис.5 Монтаж 2-го пояса оболочки резервуара

  Как во втором поясе, так и в последующих поясах замыкающий лист должен иметь припуск, обеспечивающий возможность подгонки на объекте. Подгонка последнего листа в поясе производится после сварки всех нижних стыков и выполнения прихватных швов в горизонтальном стыке между монтируемым поясом и поясом, расположенном ниже.

  В третьем поясе каждый второй лист соединяется с опорными стойками. Стойки привариваются к листам на специально выполненном монтажном стенде, поэтому эти листы монтируются вместе со стойками.

    Укрупненные монтажные сегменты четвертого пояса (каждый состоит из двух листов) при сборке раскрепляются оттяжками, расположенными с наружной стороны резервуара, и соединяются монтажными захватными приспособлениями с ранее смонтированными листами.

   При сборке листов пятого пояса используются монтажные ригели, которые служат не только для подпирания листов, но и для регулирования окружности пояса. Ригели выполняются из труб и в стыке, соединяющем их с монтажной мачтой, имеют возможность регулирования длины. Аналогичные распорки применяются при монтаже листов шестого пояса.
montage-6.gif
Рис.6 Монтаж пятого пояса оболочки резервуара с использованием монтажных распорок. 1 - распорка

   Часто применяется предварительная сборка двух листов оболочки резервуара, что позволяет ограничить длину швов, выполняемых в неудобных для работы положениях (в том числе потолочных). Такую сборку ведут на специальных монтажных стендах, установленных на строительной площадке в непосредственной близости от фундамента резервуара.

МОНТАЖ МЕТОДОМ ПОЛУСФЕР (МОНТАЖ РЕЗЕРВУАРОВ ОБЪЕМОМ 600м³)
  Результатом поиска ограничения числа швов, выполняемых в неудобных для работы положениях, было создание так называемого метода полусфер. При использовании этого метода оболочку резервуара собирают и сваривают на уровне земли на специальных монтажных стендах, защищенных от атмосферных воздействий, например перемещающейся конструкцией – сегментом промышленного здания, опирающегося на тележки, установленные на путях.

  После односторонней сварки стыков в одной половине оболочки резервуара указанную выше конструкцию перемещают с места сварки, что позволяет повернуть выполняемый элемент на 180°. Для этой цели используют козловой кран грузоподъемностью 40 т. После выполнения сварки с другой стороны полусферы оболочки резервуара ее устанавливают на фундаменте этим же самым козловым краном.

  Этот метод рентабелен при проведении монтажа комплекса резервуаров на одной строительной площадке, особенно когда в соответствии с технологическими требованиями их надо установить на высоких фундаментах.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА РЕЗЕРВУАРА НА МАНИПУЛЯТОРЕ
  Для исключения ручной монтажной сварки разработан метод сооружения сферических резервуаров на специальных манипуляторах, установленных на фундаменте резервуара. Такой манипулятор, имеющий соответствующий комплект роликов, обеспечивает поворот собранной на нем оболочки резервуара на 360°. Поэтому сварку можно выполнить стационарным сварочным автоматом под флюсом. Недостатком метода является точечное опирание на роликах манипулятора оболочки резервуара, листы которой имеют прихватное соединение, в связи с чем оболочка не имеет достаточной жесткости и при больших диаметрах резервуара местами деформируется. Вследствие этого указанный метод применяется только при монтаже резервуаров небольших диаметров, в основном - до 2000 м³.

МОНТАЖ ДВУСТЕНЧАТЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
  Резервуары с двумя оболочками монтируются в основном следующим способом. В первую очередь собирают и сваривают нижнюю полусферу наружной защитной оболочки. Рядом на кольцевой опоре собирают и сваривают оболочку внутреннего резервуара. Затем внутренний резервуар подвешивают посредством тросов на нижней полусфере защитного резервуара. Тип подъемного оборудования, необходимого для выполнения этой операции, зависит от массы внутреннего резервуара. Если оболочка внутреннего резервуара изготовлена из алюминиевых сплавов, то, даже при диаметре резервуара 10,6 м, можно использовать автомобильный кран

  В том случае, когда внутренний резервуар выполнен из высоколегированной стали, для монтажа необходимо тяжелое оборудование, например козловой кран.