ГЛАВА 2
Расчетно-экспериментальные исследования по замене монтажного соединения стенки
в одну линию на соединения с разбежкой вертикальных швов по поясам путем
вваривания отдельных вставок
Принимая во внимание малую изученность процесса замены вертикальных монтажных
соединений, на начальном этапе исследований экспериментально исследовали
возможность восстановления их работоспособности и характер изменений
геометрической формы стенки резервуара. Разработка и опробование технологии
замены вертикальных монтажных соединений стенки проводились на резервуарах,
сооруженных из рулонных заготовок, для хранения нефти емкостью 20 000 куб.м ОАО
«Укртранснафта». Проектная высота стенки - 17780 мм, внутренний диаметр – 39950
мм, покрытие – в виде сферического купола. Для уменьшения потерь от испарения в
емкостях установлены металлические понтоны. Стенка запроектирована из 12- ти
поясов высотой по 1490 мм. Номинальные толщины поясов и марки сталей приведены
в табл. 2.1. Вертикальные монтажные соединения стенки стыковые, совмещенные в
одну линию.
Замена вертикальных монтажных соединений, совмещенных в одну линию, стенки на
соединения вразбежку проводилась в связи с полной утерей ими работоспособности
– образования многочисленных усталостных трещин в нижних поясах.
2.1. Разработка технологических решений для получения требуемой геометрической
формы стенки резервуара при выполнении вертикального монтажного соединения
стенки с разбежкой вертикальных швов по поясам
2.1.1. Анализ требований нормативной документации и выбор конструкции
вертикального монтажного соединения стенки с разбежкой сварных швов по поясам
Конструктивные требования к сварным соединениям и к геометрической форме стенки
определяются степенью ответственностью вертикальных цилиндрических резервуаров
– величиной экологических последствий и экономического ущерба в случае их
разрушения. Стенка резервуаров представляет собой значительных размеров
растянутую поверхность (свыше ста метров в длину при высоте 12…18м), работающую
в условиях малоциклового нагружения. Принимая во внимание вышеприведенные
особенности, нормы Украины [64], как и зарубежные [48], кроме соответствующего
выбора марки стали и сварочных материалов, предъявляют к сварным соединениям
стенки следующие требования, обеспечивающие их повышенную надежность и
работоспособность:
- сварные соединения стенки должны быть равнопрочны основному металлу;
- сварные соединения выполняются встык, двухсторонней сваркой с полным
проваром;
- отклонения местной геометрической формы (угловатость) сварных соединений от
проектного должны иметь величину не более 14 мм для толщины листов 6... 12 мм и
не более 16 мм для толщины более 12 мм при использовании для измерений шаблона
длиной 1м;
- в смежных поясах вертикальные швы должны быть смещены на расстояние не менее
15 толщин соответствующего пояса. В случае использования укрупненных блоков
допускается совмещение швов в их пределах.
Учитывая, что в процессе сварки на стенке резервуара могут образовываться
вмятины, которые при сливе-наливе хранимого продукта будут прохлопывать, нормы
[82] ограничивают и их размеры (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Размеры допустимых вмятин в стенке резервуаров.
Расстояние от нижнего до верхнего края выпучины или вмятины, мм.
Допускаемая величины стрелы выпучины или вмятины, мм.
До 1500 включительно
15
1500 … 3000
30
3000 … 4000
45
На основании анализа вышеприведенных требований можно заключить, что
конструкция вертикального монтажного сварного соединения стенки рулонируемого
резервуара должна исключать нахлесточные соединения, применение односторонней
сварки, совмещения в одну линию и обеспечивать получение минимальных деформаций
при его выполнении.
Один из вариантов такой конструкции (рис. 2.1), выбранный в соответствии с
рекомендациями норм на эксплуатацию и ремонт резервуаров [66], предусматривает
вырезку участка стенки с отбракованным вертикальным монтажным сварным
соединением (всего или части) с последующим ввариванием встык в образовавшийся
проем специальных вставок.
Высота вставок принимается равной высоте пояса (рис. 2.1). При этом толщина
вставки должна быть не менее толщины пояса и изготавливаться из листового
проката стали, имеющего класс прочности не ниже чем соответствующий пояс, в
который вваривается вставка. Величина разбежки вертикальных швов вставок по
поясам – не менее 500 мм. Ширина (размер по горизонтали) вставок, исходя из
условия экономичности, должна иметь минимальное значение. Без учета
особенностей технологии сварки минимальная ширина должна быть не менее 1000
мм.
В соответствии с технологической картой [66] при вырезке дефектного участка
стенка в горизонтальном направлении от начала вертикального реза прорезается
еще на 500 мм (рис. 2.1), что в конечном итоге увеличивает длину
горизонтального шва еще на 1000 мм. Выполнение такого реза и последующая сварка
дополнительного протяженного шва не представляется целесообразным. С одной
стороны, учитывая, что стенка после ее освобождения переходит на остаточный
радиус, зафиксировать ее в проектном положении будет затруднительно. С другой
стороны, сварка шва такой длины в условиях жесткого контура будет
способствовать дополнительной деформации стенки. В связи с вышесказанным от
выполнения дополнительных прорезей стенки на 500 мм отказались и в соответствии
с рекомендациями норм [66] пересечение вертикальных и горизонтальных швов
выполняли по радиусу, равным 100 мм.
2.1.2. Разра
- Киев+380960830922