Монтаж вертикальных цилиндрических резервуаров

• 1. Объемно-планировочные и конструктивные решения вертикальных цилиндрических резервуаров
• 2. Существующие методы монтажа вертикальных цилиндрических резервуаров
• 2.1 Монтаж методом рулонирования
• 2.2 Монтаж полистовым способом
• 3. Технология монтажа корпуса вертикальных цилиндрических резервуаров методом рулонирования цилиндрический резервуар металлоконструкция монтаж рулонирование
• 1. Объемно-планировочные и конструктивные решения вертикальных цилиндрических резервуаров
• Вертикальный цилиндрический резервуар — наземное строительное сооружение, предназначенное для приема, хранения и выдачи жидкости, нефтепродуктов и т. д. ВЦР изготавливается серийно, различной емкости, наиболее распространенные из них: 5, 10, 15, 20, 30, 50, 100, 200 тыс. м³, также существуют ВЦР объемом 300, 400, 700, 1000 м³.
• Вертикальные цилиндрические резервуары состоят из:

· основания;

· днища;

· корпуса;

· крыша (куполообразная и треугольная);

· понтон.

По конструктивным особенностям вертикальные цилиндрические резервуары делятся на следующие типы:

· резервуар со стационарной крышей без понтона;

· резервуар со стационарной крышей с понтоном;

· резервуар с плавающей крышей.

Рисунок 1.1 — Типы резервуаров 1 — каркас крыши; 2 — пояса стенки; 3 — промежуточные кольца жесткости; 4 — кольцо окраек; 5 — центральная часть днища; 6 — понтон; 7 — опорные стойки; 8 — уплотняющий затвор; 9 — катучая лестница; 10 — плавающая крыша; 11 — верхнее кольцо жесткости (площадка обслуживания).

Возможно изготовление резервуара вертикального стального РВС из:

— нержавеющей стали — резервуар вертикальный из нержавеющей стали (нержавейки);

— малоуглеродистой стали — резервуар вертикальный из малоуглеродистой стал;

— низколегированной стали — резервуар вертикальный из низколегированной стали.

По условиям работы металлические резервуары относятся к сильно нагруженным ответственным металлоконструкциям, работающим при разных температурных режимах внутри и снаружи сооружения в зимний период и различных ветровых нагрузках. Вследствие этого к металлу резервуара предъявляются особые требования.

Основание Назначение основания — обеспечение надежной работы резервуара в течение запланированного срока.

Как правило, основание под ВЦР, имеет размеры поверху на 1,4 м больше, чем диаметр резервуара. Верхняя отметка основания на 0,7 м выше уровня спланированного грунта.

Рисунок 1.2 — Устройство основания

Днище Днище — тонколистовой диск, собранный из сварных листовых заготовок.

Плоские днища (для резервуаров объемом до 1000 м³) состоят из листов одной толщины (6−8 мм).

Рисунок 1.3. — Плоское днище без окраек.

Рисунок 1.4. — Коническое днище с окрайками.

Конические днища (для резервуаров объемом свыше 1000 м³) имеют центральную часть и утолщенные кольцевые окрайки. Уклон позволяет компенсировать возможную неравномерность осадок основания.

Изготовление плоских днищ и центральной части конических днищ при толщине металла до 7 мм осуществляется методом рулонирования, а при толщине 8 мм и выше — методом полистовой сборки. Листовые заготовки, соединяющиеся сваркой, проходят 100% проверку плотности швов.

Корпус Стенки ВЦР состоят из металлических листов, как правило, размером 1,5?3 м или 1,5?6 м. Причем толщина нижнего пояса резервуара колеблется в пределах от 6 мм (РВС-1000) до 25 мм (РВС-120 000) в зависимости от вместимости резервуара. Толщина верхнего пояса составляет от 4 до 10 мм. Верхний сварной шов с крышей резервуара выполняется ослабленным с целью предотвращения разрушения резервуара при взрыве паровоздушной смеси внутри замкнутого объема резервуара. Также для устойчивости в верхнем обрезе корпуса устраивается кольцо жесткости.

Крыша Крышу вертикальных цилиндрических резервуаров можно выполнить плоской, конической и сферической.

Крыша ВЦР состоит из отдельных сегментов.

Вертикальный цилиндрический резервуар низкого давления имеет коническую щитовую кровлю. Щитовую коническую кровлю применяют в резервуарах низкого давления с внутренним избыточным давлением в газовой подушке до 200 мм водного столба (2 кПа) и вакуум до 25 мм вод. ст. (0,25 МПа).

Рисунок 1.5. — Схема конической крыши.

Коническая крыша состоит из жестких щитов, покрытых стальной оболочкой и опирающихся на центральную стойку с кольцом, а по периметру — на стенку корпуса. Каркас щитов выполнен из двутавра 30, швеллеров 8 и 6,5 и уголков 90×56×5,5. Листы кровли толщиной t = 2,5 мм крепятся на каркас щита с напуском с одной стороны на ширину нахлестки.

Понтон Плавающие покрытия (ПП) относятся к средствам сокращения потерь от испарения хранимой жидкости при эксплуатации резервуаров. По другому, понтон — плавающий на поверхности жидкости, поплавок.

В мировой практике принято разделять плавающие покрытия вертикальных цилиндрических резервуаров на две основные группы — внутренние и наружные.

Наружные ПП, или плавающие крыши, применяют в резервуарах не имеющих стационарной кровли, в районах со снеговой нагрузкой не более 1.5 кПа. Внутренние ПП (внутренние плавающие крыши по международной терминологии или понтоны по отечественной) применяют в резервуарах со стационарной кровлей. Отсутствие нагрузок от ветра и атмосферных осадков упрощает и облегчает конструкцию, снижает эксплуатационные затраты, позволяет обеспечить чистоту хранимых в таких резервуарах продуктов.

Рисунок 1.6. Рулонируемый понтон

2. Существующие методы монтажа вертикальных цилиндрических резервуаров Существуют два метода монтажа ВЦР:

· монтаж методом рулонирования;

· монтаж полистовым способом.

2.1 Монтаж методом рулонирования

Сущность возведения отдельных частей резервуара из рулонированных заготовок отличается тем, что эти части изготовляются в заводских условиях и поставляются на строительную площадку в виде рулонов. В заводских условиях выполняется весь спектр сварочных работ, необходимый для изготовления стенки резервуаров и днища.

Размеры рулона лимитируются возможностью транспортных средств, главным образом железнодорожного транспорта. Максимальные размеры: длина рулона до 12 м, диаметр рулона до 3,2 м, масса рулона — до 60 т.

Сущность возведения ВЦР из рулонированных заготовок заключается в следующем:

После устройства основания (рис. 1.2) переходят к монтажу днища. Сначала с помощью двух тракторов (тягового и тормозного) закатывают рулоны днища на основание, затем срезают стяжные планки рулонов и дают возможность рулону раскрыться. После этого заготовки рулона растягивают в проектное положение и сваривают отдельные полотнища друг с другом. После того, как днище смонтировано, его размечают.

Далее переходят к монтажу корпуса. (См. пункт 3).

Крыши ВЦР собираются из отдельных секторов с обязательным применением внутренней опоры. Монтаж крыши ведут отдельными секторами, которые предварительно собирают на земле, с помощью крана. Кран передвигается по контуру и монтирует щиты крыши.

Монтаж понтона начинается после монтажа днища. На днище закатывают рулон диска понтона и раскатывают его. Диск центруют на днище и прихватывают короткими сварными швами. После монтажа и рихтовки положения коробов их сваривают друг с другом. Сваренные короба приваривают к диску короткими сварными швами. Когда корпус резервуара полностью смонтирован, выполнены все сварные стыки осуществляется монтаж опорных стоек понтона — резервуар наполняют водой, в результате чего понтон всплывает на 1,2−1,4 м, и монтируют стойки. Затем воду спускают и приваривают окончательно тонколистовой диск и стойки.

К достоинствам данного метода монтажа относится не только выполнение целого комплекса сварных работ в заводских условиях, но и значительное сокращение работ уже на площадке строительства, следовательно сокращение времени монтажа, сокращения объемов используемой техники и количества задействованных монтажников, а также в рулонах можно изготавливать сборные конструкции конических крыш, которые в резервуарах с малыми диаметрами выполняются как самонесущие. Недостаток — максимальная толщина свернутого рулона не может превышать 16 мм, что фактически ограничивает данный метод этими параметрами.

2.2 Монтаж полистовым способом

В полистовом варианте исполнения сборка стенок и днищ вертикальных резервуаров осуществляется с применением листов металла шириной от 1,8 до 3 метров и длинной до 12 метров. Листовые конструкции стенок и детали днища упаковываются и транспортируются в специально изготовленных ложементах (контейнерах).

Листовой металл доставляется в пункт назначения железнодорожным или водным транспортом, с которого краном перегружается на автомашины с прицепом.

Днище резервуара состоит из полотнища, монтируемого из листов стандартного размера толщиной, указанной в проекте, и окраек, которые, как правило, на 1−3 мм толще листов полотнища. После выполнения всех подготовительных работ приступают к раскладке листов в соответствии с проектом. Раскладку полотнища днища начинают со средней полосы. Раскладку средней полосы начинают со среднего листа. От него в обе стороны раскладывают остальные листы средней полосы. Укладывают их с помощью крана. Листы в полосе по короткой стороне соединяют между собой внахлестку — последующий лист укладывается на предыдущий (рис. 2.1). Величина нахлестки по короткой стороне 30−40 мм (это расстояние должно быть отмечено риской).

Рисунок 2.1. Схема соединения листов в полосе

По окончании раскладки все листы сваривают. Сварку прекращают, не доходя до окраек на 500−700 мм. Ее заканчивают после приварки первого пояса к днищу. После окончания сварки в центре днища, перпендикулярно его плоскости, приваривают стальной пруток. Из центра днища очерчивают две окружности — внутреннюю, равную наружному диаметру корпуса, и внешнюю, равную диаметру днища. По диаметру внешней окружности окрайки обрезают.

На этом монтаж днища заканчивается, а сварка временно прекращается (до окончания установки первого пояса корпуса).

Сначала устанавливают первый пояс корпуса резервуара. Первый пояс многопоясных резервуаров монтируют обычно из более толстых листов, чем верхние пояса (например, в резервуаре емкостью 5000 м толщина листов первого пояса 10 мм). К свальцованным листам первого пояса с внутренней стороны на уровне риски приваривают ослабленным швом ограничители 5 (рис. 2.2), на которые устанавливают листы второго пояса. К днищу по риске наружного диаметра корпуса с внешней стороны прихватывают ограничители из уголка. Их назначение — фиксировать положение устанавливаемых листов первого пояса. Расстояние между ограничителями принимается 600−1200 мм.

После установки всех листов первого пояса с внутренней стороны прихватывают планки 2 (рис. 2.2) для универсального стяжного приспособления. Первым листом первого пояса следует устанавливать тот лист, в который, согласно проекту, будет вварен приемо-раздаточный патрубок. Первый лист нужно устанавливать так, чтобы ось патрубка проходила приблизительно посередине листа, при этом вертикальные кромки листа должны быть удалены от швов окраек днища не менее чем на 500 мм.

Рисунок 2.2. — Вспомогательные крепежные приспособления 1 -угловое стяжное приспособление; 2 -сборочные планки; 3 — оправка; 4- прижимные приспособления; 5 — ограничители

После первого листа устанавливают остальные листы первого пояса. Листы нижних поясов монтируют встык, для получения хорошего качества сварного шва между ними оставляют зазор в 2−3 мм. Замыкающий лист устанавливают внахлестку с первым листом, что позволяет компенсировать неточность сборки листов. Каждый установленный лист проверяют по отвесу.

Далее сваривают участки вертикальных швов первого пояса на высоту 200−300 мм от днища резервуара. Швы проваривают на полное сечение с обеих сторон листа. Когда заварены все участки вертикальных швов (кроме последнего), замыкающий лист, ранее установленный внахлестку, обрезают по кромке первого листа и прижимным приспособлением переводят в стыковое положение. После этого участок последнего вертикального шва также заваривают на высоту 200−300 мм. Потом сваривают поперечные окрайки днища.

Затем приваривают первый пояс к днищу резервуара. Сначала можно заварить внутреннюю сторону, и затем — наружную. После этого сваривают недоваренные ранее участки полос днища по длинной стороне и продольные окрайки между собой, а окрайки приваривают к полотнищу днища.

Монтаж поясов корпуса резервуара следует производить с помощью крана.

После окончания монтажа и сварки верхнего пояса все швы корпуса испытываются керосином. Опрыскивание керосином производится с внутренней стороны, а водным раствором мела — с наружной, контроль качества стыков осуществляется с наружной стороны. При наличии дефекта на меловой обмазке образуются коричневые пятна.

Монтаж перекрытия начинается с приварки опорных столиков в местах опирания ферм на корпус. Далее, в центре резервуара на расчалках устанавливается временная стойка для поддержания центральной опорной стойки ферм перекрытия, а над опорными столиками корпуса по мере монтажа ферм устанавливается легкая инвентарная переносная мачта.

Полуфермы монтируются с помощью лебедок. Тросы одной из них запасованы на блок переносной мачты, а другой — на временную стойку, которая примерно на 2 м выше верхнего пояса ферм. Монтаж начинается с любой пары полуферм и производится по схеме, указанной на рис. 2.3. Полуфермы крепятся к опорным столикам и центральной стойке вначале на временных болтах, а после выверки диаметров на постоянных болтах или сварке. Чтобы придать полуфермам жесткость из плоскости фермы, в некоторых случаях при подъеме и монтаже их усиливают деревянными брусьями, демонтируемыми после окончания монтажа.

Рисунок 2.3. Схема очередности монтажа полуферм

Затем производят монтаж балок и связей перекрытия.

Полистовой метод отличается очень большой трудоемкостью и большой продолжительностью. В последние 20 лет этот метод возведения (главным образом днища и корпуса) практически не используется.

3. Технология монтажа корпуса вертикальных цилиндрических резервуаров методом рулонирования

Корпус ВЦР монтируют в следующей последовательности:

1. Закатывают рулоны корпуса на днище и переводят из горизонтального положения в вертикальное

2. Срезают стяжные планки у первого рулона

3. К свободной кромке расслабленного рулона приваривают стойку жесткости

4. Стойку жесткости подтягивают к начальной точке и раскрепляют системой оттяжек

5. Разворачивают рулон и поэтапно (участками в 3−4м) крепят его к днищу

6. По окончанию разворачивания первого рулона повторяют работы для второго рулона, пристыковывают его свободную кромку к конечной кромке первого рулона и продолжают разворачивать второй рулон. Таким образом продолжают разворачивать все рулоны стенки.

7. В последнюю очередь формируют вертикальный стык стенки

Рулон закатывают с помощью двух тракторов. Один трактор — тяговый, второй — тормозной. Для того, чтобы не разрушить основание устраивают пандусы.

Установку рулонов в вертикальное положение рекомендуется производить с опиранием на шарнир краном, перемещающимся в процессе подъема по специально подготовленной площадке (рис. 3.1).

Рисунок 3.1. — Подъем рулона стенки краном, перемещающимся в процессе подъема 1 — рулон стенки; 2 — кран; 3 — захват для подъема рулона; 4 — шарнир; 5 — грузовой канат; 6 — тормозной канат; 7 — тормозной трактор; 8 — реперы, определяющие этапы перемещения крана; 9 — угловой сектор

Перед установкой рулонов стенки производят следующие подготовительные работы:

— устанавливают шарнир таким образом, чтобы поднятый рулон занял исходное положение для начала развертывания;

— приподняв нижний конец рулона краном, подводят под него шарнир и прикрепляют рулон к ложу шарнира с помощью крепежного устройства;

— закрепляют шарнир на днище приваркой планок;

— верхний конец рулона опирают на клеть из шпал высотой 300 — 500 мм, располагаемую под вторым кольцом каркаса, считая от торца рулона;

— на первый рулон стенки рядом с вертикальной кромкой закрепляют трубу жесткости с тремя расчалками, придающую поперечную жесткость начального участка полотнища при развертывании;

— на нижнем торце рулона к каркасу крепят поддон из листовой стали толщиной 6 — 8 мм, диаметром 3400 мм. Поддон со стороны днища обильно смазывают солидолом;

— производят строповку грузового каната через захват, устанавливаемый на верхнем торце рулона (кроме этого, к захвату крепят тормозной канат) или штуцера, привариваемые к рулону на подкладных листах на расстоянии 500 — 1000 мм от верхнего торца;

— проверяют перпендикулярность продольных осей рулона и трубы шарнира. Ось рулона, грузовой и тормозной канаты должны находиться в одной вертикальной плоскости;

— производят обтяжку и проверку такелажной оснастки пробным подъемом рулона на 100 — 200 мм с выдержкой в течение 10 мин.

Подъем рулона с одновременным контролем допустимого отклонения полиспаста крана от вертикали (по соответствующей риске на условном секторе) чередуют с перемещением крана по площадке на определенное расстояние между заранее установленными реперами без изменения вылета стрелы. В процессе подъема необходимо обеспечивать провисание тормозного каната до достижения рулоном угла наклона на 10 — 18° меньше угла положения неустойчивого равновесия. При дальнейшем подъеме выбирают слабину тормозного каната. Движение рулона при переходе его центра тяжести через ось поворота обеспечивают за счет своевременного включения в работу тормозного трактора, что достигается контролем угла наклона по угловому сектору. С помощью тормозного трактора рулон плавно устанавливают на днище резервуара. До начала развертывания рулона стенки к днищу резервуара по кольцевой риске приваривают ограничительные уголки с интервалом 250 — 300 мм

Рисунок 3.2. Приварка ограничительных уголков: а — для резервуаров объемом до 20 000 м³; б — усиленная для резервуаров объемом свыше 20 000 м³ 1 — ограничительный уголок; 2 — стенка резервуара; 3 — приварка

Развертывание рулона (рис. 3.3, 3.4) производят трактором с помощью каната и тяговой скобы, привариваемой к рулону на высоте 500 мм. При этом соблюдают следующую последовательность:

— приваривают тяговую скобу в первое положение;

— срезают удерживающие планки ;

— развернув часть полотнища и не ослабляя натяжение каната, устанавливают клиновой упор между рулоном и развернутой частью полотнища;

— ослабляют натяжение каната тяговой скобы до прижатия рулона к клиновому упору и погашения упругих деформаций полотнища;

— приваривают вторую тяговую скобу с канатом, снимают первую скобу и продолжают развертывание рулона.

По мере развертывания рулонов полотнище стенки прижимают к ограничительным уголкам, прихватывают и приваривают к днищу резервуара.

На всех этапах развертывания рулона необходимо следить за тем, чтобы сварной шов крепления тяговой скобы к рулону не работал на излом. Развертывание очередного участка полотнища необходимо прекратить, когда опорная пластина тяговой скобы расположится по направлению тягового каната.

Концы полотнища на длине 3 м от вертикальных кромок к днищу не прихватывают.

Рисунок 3.3. — Развертывание рулона стенки резервуара со стационарным покрытием 1 — кран; 2 стойка для монтажа опорного кольца; 3 — щит покрытия, 4 — монтажная стойка; 5 — опорное кольцо; 6 — переносные расчалки; 7 — развернутая часть полотнища стенки; 8 — расчалки монтажной стойки; 9 — рулон стенки; 10 — клиновой упор; 11 — трактор

Рисунок 3.4. — Развертывание рулона ставки резервуара с плавающей крышей 1 — стойка для монтажа кольца жесткости (промежуточных колец); 2 — кольцо жесткости; 3 — переносные расчалки; 4 — развернутая часть полотнища стенки; 5 — рулон стенки; 6 — клиновой упор; 7 — трактор

Развертывание рулонов высотой 18 м с последующей их прихваткой к днищу следует производить участками не более 1,5 — 2 м.

Перед замыканием монтажных стыков развернутых полотнищ стенки производят формообразование концов полотнищ, имеющих значительные остаточные деформации от рулонирования. Как правило, формообразуют полотнища стенки толщиной 8 мм и более. Формообразование производят трактором с помощью специальных приспособлений.

В том случае, когда требуется формообразовать один или два пояса полотнища стенки в качестве приспособления рекомендуется применять гибочный сектор (рис3.5).

Рисунок 3.5. Формообразование нижних поясов стенки 1 — рулон стенки; 2 — кран; 3 — гибочный сектор; 4 — формообразуемый участок полотнища; 5 — тяговый канат; 6 — трактор

Формообразование считают законченным в том случае, если по его окончании концевой участок полотнища занимает положение, близкое к проектному.

После формообразования срезают нахлест с разделкой кромки и окончательно собирают стык с проектным зазором на прихватках с некоторым выводом собранного стыка наружу за проектную кривизну резервуара. После сварки, проверки качества выполнения сварных соединений, исправления дефектов и повторного контроля снимают все монтажные приспособления с полотнища стенки в зоне монтажного стыка.