5. ОБОЛОЧКОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ (ЛИСТЫ 127 ... 185)

ПОЯСНЕНИЯ К ЛИСТАМ 127 ... 185

НЕГАБАРИТНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ И СООРУЖЕНИЯ

Рулонирование листовых конструкций (лис­ты 127, 128) .

При сооружении конструкций больших раз­меров возможно больший объем сборочно-сварочных ра­бот стремятся выполнять в условиях завода-изготовителя. Размеры элементов конструкций, перевозимых к месту монтажа, не должны превышать габарита подвижного сос­тава железных дорог (рис. 1) . Применительно к листовым полотнищам толщиной до 18 мм широкое распространение получил метод рулонирования, разработанный в Институте электросварки им. Е.О. Патона. Крупные узлы конструк­ции в виде полотнищ большого размера собирают, сварива­ют и сворачивают в рулон на специальных установках (рис. 2) , имеющих два яруса 1 и 3, а также барабан 2 для передачи полотнища с одного яруса на другой с поворотом на 180 . На двух ярусах расположены четыре рабочих участ­ка : сборки, сварки с одной стороны, сварки с другой сто­роны и контроля и исправления дефектов. Перемещение полотнища и сворачивание рулона производят ритмично после завершения работ на каждом участке. При этом по­лотнище наворачивают на каркас 4, закрепленный во вращателях.

Листы толщиной до 8 мм собирают внахлестку и сва­ривают. Это объясняется тем, что тонкие листы проще со­бирать и сваривать, причем сворачивание такого нахлесточного соединения затруднений не вызывает. При толщине листов более 8 мм место нахлестки приобретает заметную жесткость и для сворачивания неудобно. Стыковое соеди­нение листов такой толщины, напротив, оказывается при­емлемым как с позиции сборки и сварки под флюсом, так и с позиции последующего сворачивания в рулон.

На рис. 3 показана схема расположения листов врулонируемых полотнищах для стенки резервуара объемом 5000 м³. Станочная обработка кромок нижних поясов обес­печивает плотную сборку стыковых соединений. Листы, собираемые внахлестку, имеют риски, совмещаемые с рис­ками продольных осей поясов на настиле стенда. Схема сборки и сварки первых двух секций этого полотнища на верхнем ярусе показана на рис. 4. Римские цифры указы­вают последовательность укладки листов, арабские — пос­ледовательность сварки швов. В случае более крупных ре­зервуаров (рис. 5) листы разных поясов могут отличаться не только толщиной, но и маркой стали, все соединения стыковые, последовательность их сварки показана на рис. 6. В каждом цикле сваривают поперечный (вертикальный) и все продольные стыки А одной секции. При этом попереч­ный шов закрепляет листы очередной секции п +2, собранной без прихваток. Продольные стыки сваривают от сере­дины секции п + 1 до середины секции п.

Для изготовления рулонируемых полотнищ больших размеров со стыковыми швами используют специальные двухъярусные стенды, обеспечивающие высокий уровень механизации сборки и сварки. Общий вид такого стенда показан на рис. 10 (лист 128).

Шаговое передвижение полотнища после завершения операций на всех рабочих местах задает механизм сворачи­вания. После остановки полотнища перемещают систему балок 4,6 и. 7 (лист 127, рис. 7) для совмещения кромки собранной секции 1 с осью медной подкладки 3 и после­дующего прижатия ее клавишами 2. Для этого из перечис­ленных балок образуют мост 4 (лист 128, рис. 8) .переме­щаемый плоскопараллельно от специального механизма с помощью тяг 5. Листы разных поясов в контейнерах 1 подают на верхний ярус стенда. Захват, перенос и уклад­ку всех листов (по одному из каждого контейнера) осуще­ствляют сразу за один ход транспортирующей самоходной кранбалки 2, несущей необходимое число траверс с ваку­умными или магнитными захватами.

Последовательность работы механизмов, обеспечиваю­щих сборку, показана на рис. 9. Поданые из контейнеров 1 (рис. 9, а) листы 3 в продольном направлении сдвигают­ся до упора в кромку ранее собранного полотнища 5 кранбалкой 2, а в поперечном — боковыми толкателями 4 и 6. Продольная подача листов должна предшествовать попе­речной для предотвращения образования нахлестки. Когда короткие кромки листов окажутся под улавливателями 7, ограничивающими их поднятие над настилом, включают подачу в поперечном направлении (рис. 9,6) . При дальней­шем продвижении кранбалки 2 в продольном направлении листы досылаются до упора в кромку ранее сваренного полотнища, что обеспечивает прямолинейность новой кром­ки (рис. 9, в) . При этом максимальный зазор по длине соб­ранного стыка ограничивается удвоенным допуском ± 1 мм на длину листов при механической обработке их кромок.

После зажатия второй кромки поперечного стыка кла-вишами5 (лист 127, рис. 7) его сваривают под флюсом, ис­пользуя двухдуговой автомат 3 (лист 128, рис. 8) , позво­ляющий сваривать полотнища из листов переменной толщи­ны. Первая дуга образуется одним электрод ом, совершаю­щим колебания поперек стыка, вторая дуга — двумя рас­щепленными электродами. Сварку ведут в направлении от более толстых листов к тонким, изменяя режим отключе­нием одной из дуг при сохранении непрерывности движе­ния аппарата по всей длине стыка. За время сборки и свар­ки поперечного стыка (лист 127, рис. 6) одновременно сваривают все продольные швы. Для этого кран-балку, несущую направляющие двух сварочных головок и зажим­ные устройства, последовательно устанавливают над каж­дой парой продольных швов, прижимают кромки к медной подкладке и осуществляют сварку. На нижнем ярусе свар­ка стыков с обратной стороны выполняется в той же последовательности, но без прижимных устройств.

Для сворачивания рулонов на стане и последующей транспортировки их к месту монтажа применяют жесткие пространственные каркасы. Учитывая, что большая прост­ранственная жесткость каркаса требуется лишь в процессе наворачивания рулонов, используют частично разборные каркасы (рис. 128, рис. 11), состоящие из отдельных ко­лец 3 жесткости и жесткого центрального пространствен­ного ствола 2. После снятия готового рулона со стенда кольца 3 каркаса закрепляют внутри рулона 1 прихватка­ми с помощью косынок, а центральный ствол каркаса уда­ляют из рулона лебедкой и используют для намотки оче­редного рулона.

Погрузка рулонов на железнодорожные платформы (рис. 12) для транспортировки их к месту монтажа выпол­няется методом перекатывания со стеллажей промежуточ­ного склада с использованием подъемной силы мостового крана 1 или усилия лебедки 2.

Типы вертикальных цилиндрических резерву­аров (лист 129) .

Вертикальные цилиндрические резервуа­ры предназначены для хранения нефти, нефтепродуктов, других жидкостей. Резервуары объемом 5000 м³ (рис. 1) сооружают со стационарной конической крышей. Такие ре­зервуары считаются небольшими. В крупных резервуа­рах (рис. 2) применяют плавающие крыши. Для хранения газов при атмосферном давлении используют цилиндри­ческие газгольдеры телескопической конструкции (рис. 3) .

Расширяется строительство изотермических резервуа­ров для хранения сжиженных газов при низких температу­рах и атмосферном давлении. Такой метод хранения эко­номически более выгоден по сравнению с хранением газов в резервуарах под давлением. Применяются одностенные (рис. 5) и двустенные (рис. 4) конструкции. В одностен­ном резервуаре тепловая изоляция размещается под дни­щем и прикрепляется к наружной поверхности стенок и крыши. При двустенной конструкции создается резервуар в резервуаре. Пространство между оболочками этих резер­вуаров засыпается теплоизолирующим материалом. Дву­стенные резервуары позволяют обеспечить надежную тепло­изоляцию для хранимых продуктов при весьма низких температурах хранения вплоть до -180 °С.

Изотермические резервуары монтируют на монолит­ной железобетонной плите, расположенной на бетонных опорах-сваях на высоте 1,5 ...2м выше уровня земли (рис. 6). Это исключает промерзание грунта под резервуа­ром и улучшает теплоизоляцию. Сборку и сварку днища производят после укладки слоя теплоизоляции в виде от­дельных блоков 1 и 2 и засыпки 3.

При сооружении вертикальных цилиндрических резер­вуаров особенно широко применяется метод рулонирования полотнищ.

Монтаж днищ вертикальных цилиндрических ре­зервуаров (лист 130).

Сооружению резервуара пред­шествует подготовка монтажной площадки и основания резервуара, на котором собирается днище из рулонных за­готовок. Для резервуаров объемом до 10 000 м³ днища (рис. 1, 2) поставляют на монтаж в виде нескольких рулонированных полотнищ, ширина которых соответствует ширине стенда. Рулон, содержащий элементы днища, ук­ладывают на основание и разворачивают последовательно

с образованием нахлестки шириной 40 мм между монтаж­ными элементами (рис. 3). Сварку монтажных швов ведут от средины к краям полотнища (рис. 4). В местах опирания стенки в нахлесточном соединении днища выреза­ют "лыску" и сваривают участок длиной 250 ... 300 мм стыковым швом на остающейся подкладке (см. рис. 1). Усиление шва снимают.

Так как кольцевой шов, соединяющий боковую стен­ку с днищем, в этом случае выполняется при полностью заваренном днище, возможно его вспучивание вследствие потери устойчивости. При изготовлении резервуаров боль­шого объема (более 10 000 м³) для предотвращения та­ких деформаций изготовляют в виде рулона только цент­ральную часть днища (рис. 2), а окантовочные элементы сваривают между собой при монтаже из отдельных листов. При сборке окантовочных элементов с днищем (рис. 5) листы собирают с помощью клиновых приспособлений (рис. 6, 7) . Центральную часть днища присоединяют к сва­ренному из окантовочных элементов кольцу прихватками 1 (рис.8) и разворачивают рулоны боковой стенки. После приварки ее нижней кромки к кольцу из окантовочных элементов швами 2 и 3 прихватки 1 удаляют, хлопуны выправляют путем сдвига листов в нахлестке и только тог­да швы между центральной частью днища и окантовочными элементами заваривают окончательно.

Монтаж стенок вертикальных цилиндрических резервуаров (листы 131, 132).

Стенки резервуаров обычно поставляют на монтажную площадку в одном или нескольких рулонах. На подготовленном днище рулоны устанавливают в вертикальном положении (лист 131,рис. 1) .

По мере разворачивания рулона нижняя кромка стен­ки прикрепляется к днищу прихватками (рис. 2) . Верхняя кромка фиксируется или одновременно монтируемыми щитами покрытия, или при их отсутствии (на более круп­ных резервуарах с плавающей крышей) оттяжками.

Стыковка вертикальных кромок при замыкании стен­ки резервуара или при соединении установленной части стенки с кромкой очередного рулона требует уменьшения кривизны концевых частей полотнища. Этого достигают или с помощью клиновых приспособлений (рис. 3, а, б), или с помощью специальных жестких скоб, обеспечиваю­щих пластический выгиб кромок.

При монтаже мокрых газгольдеров (см. лист 129, рис. 3) для получения трех отдельных концентрически рас­положенных стенок 1 колокола и стенок 2, 3 телескопа разворачивание трех рулонов выполняют одновременно по схеме, показанной на рис. 4 (лист 131) .

Рассмотренные приемы монтажа успешно применяются для резервуаров объемом до 30 000 м³ . В более крупных резервуарах большая высота рулонов (18м), применение высокопрочных сталей и повышенная толщина поясов зат­рудняют управление разворачиванием рулонов, стыковку вертикальных кромок отдельных рулонов, раскрепление разворачиваемых полотнищ. Кроме того, значительно уси­ливается воздействие ветровых нагрузок. Поэтому для крупных резервуаров более целесообразным оказался при­ем монтажа с разворачиванием рулонов в горизонтальном положении с помощью шаблона.

Шаблон 2 (рис. 5) представляет собой пространствен­ную конструкцию, состоящую из нескольких плоских ферм, соединенных прогонами и связями. Верхние криво­линейные пояса ферм выполнены по внутреннему радиусу резервуара. Нижние пояса — прямолинейные. Длина верх­него пояса фермы несколько больше длины разворачивае­мого полотнища, составляющей около 30 м. Нижний пояс крайней фермы имеет шарнирные опоры 3 дня поворота, привариваемые к днищу резервуара таким образом, чтобы после поворота шаблона в вертикальное положение его криволинейные поверхности совпали с проектным поло­жением вертикальной стенки.

Рулон 4, подлежащий развороту, закрепляют в гори­зонтальном положении в центрах рамы 1, устанавливаемой рядом с шаблоном. Развернутое с помощью лебедок и трубоукладчиков полотнище крепят к элементам верхних поясов шаблона. Затем к внешней поверхности разверну­того полотнища подгоняют и приваривают секции колец жесткости, временные стойки и другие детали.

После завершения сборки шаблон вместе с полотни­щем поднимают в вертикальное положение самоходным

краном, поворачивая его вокруг шарниров (рис. 6). В проектном положении полотнище раскрепляют с наружной стороны резервуара и приваривают к днищу. Затем шаблон отсоединяют от полотнища и днища, переносят на следую­щий участок (рис. 7), и Цикл повторяется.

Несколько иначе монтируют последнее полотнище. Шаблон устанавливают таким образом, чтобы после его подъема один край поднимаемого полотнища прилегал к предыдущему полотнищу, а между другим краем и пер­вым полотнищем оставался свободный проезд а (рис. 7) для вывода из резервуара всех монтажных механизмов. После завершения этой операции, используя кран с наруж­ной стороны, шаблон с полотнищем подтягивают в проект­ное положение.

Приведенная технология монтажа позволяет монтиро­вать стенки, поставляемые частично в виде рулонов и час­тично из отдельных листов, что может оказаться перспек­тивным при сооружении резервуаров особенно большого объема.

Метод рулонирования применяют при толщине металла не более 18 мм, тогда как для нижних поясов стенок ре­зервуаров объемом 50 000 и 100 000 м³ требуется толщи­на, превышающая это значение (рис. 8,д). Чтобы исполь­зовать метод рулонирования, в этом случае предлагается либо применять дополнительные бандажи в виде полотни­ща в нижней части стенки (рис. 8, б) или на отдельных поясах, либо уменьшать толщину стенки путем изготовле­ния нижних поясов из листовой стали высокой прочности (рис. 8, в). Из-за недостаточной проработки этих предло­жений приходится использовать методы блочной сборки.

В этом случае отдельные листы собираются в блоки сначала на заводе-изготовителе так, чтобы размер блока не превышал габаритов железнодорожного подвижного соста­ва, затем на монтажной площадке, исходя из возможностей грузоподъемных механизмов (лист 132, рис. 9, а . . . д). Монтажные сварные швы, соединяющие блоки, выполня­ют, как правило, многослойными (рис. 10).