Технологія виготовлення вертикальних циліндричних резервуарів на монтажній площадці

Зміст

        Вступ

1.     Технічний  опис конструкції

1.1   Призначення та  характеристика виробу 

1.2   Характеристика  матеріалу виробу

1.3   Скорочений опис  базового технологічного процесу. 

1.4   Завдання, які  вирішуються у дипломному проекті.

2.     Технологія  виготовлення конструкції. 

2.1   Технічні умови  на виготовлення конструкції.

2.2    Вибір способу  зварювання конструкції.

2.3    Вибір зварювальних  матеріалів

2.4    Вибір режимів  зварювання конструкції

2.5    Вибір зварювального  обладнання.

2.6    Вибір технологічного  устаткування.

2.7    Опис запропонованого  технологічного процесу.

2.8    Вибір методів  контролю якості зварних з’єднань.

2.9    Опис напружень  та деформацій, що виникають при  зварюванні

2.10    Організація  робіт на площадці

2.11  Висновки по технології  виготовлення

3.     Спеціальні  розрахунки.

3.1   Розрахунок режимів  зварювання

3.2  Розрахунок геометричних  параметрів швів .

4.     Економічні  розрахунки.

5. Заходи, щодо охорони  праці

5.1 Охорона праці

5.2 Охорона навколишнього  середовища

        Додаток  А− креслення.

        Додаток  Б − специфікації.

        Додаток  В − список використаних джерел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сталеві вертикальні циліндричні  резервуари є найпоширенішим видом  зберігання для нафти й нафтопродуктів.

Пройшло більше ста років  з моменту, коли талановитим інженером, почесним академіком В.Г. Шуховым був винайдений металевий резервуар для зберігання нафти й закладені основи вітчизняного резервуаробудування. Надалі виготовлення резервуарів розвивалося в напрямку створення конструкцій, які забезпечують мінімальні втрати й збереження якості нафтопродуктів, збільшення їхньої місткості, підвищення надійності експлуатація в результаті застосування високоміцних матеріалів і високоякісних способів з'єднання елементів, покращення технології виготовлення на машинобудівних заводах і широкому використанні засобів механізації монтажних робіт на місцях спорудження резервуарних парків.

У колишньому СРСР була створена передова технологія виготовлення й  монтажу резервуарів методом  рулонування, запропонована Г.В.Раєвським, розроблена й впроваджена інструктором імені Е.О. Патона згідно із проектними й виробничими організаціями. Застосування цієї технології забезпечує значне скорочення строків будівництва, повішення  якості резервуарів, дозволяє зменшити витрати праці й засобів. Сутність методу полягає в тім, що основні  листові конструкції резервуара виготовляють на спеціальних стендах  заводів у вигляді полотнищ, що зварюють автоматичним зварюванням  і згортання у багатошарові транспортабельні рулони. Спорудження резервуарів  з рулонів заготовок на місцях будівництва з водиться до їхньої зборки із застосуванням потужних монтажних  механізмів. Обсяги зварювальних робіт  на монтажних площадках різко  скорочуються й виконуються високопродуктивними  способами з використанням порошкового  дроту встаткування напівавтоматичного зварювання.

Збільшення масштабів  видобутку нафти й розширення асортиментів видів палива, що випускають, мастил і різних нафтохімічних продуктів  з’ясувало потреба будівництва  резервуарів великої одиничної  ємності. У дійсній час в Україні  освоєне виготовлення резервуарів  обсягом 20, 30, 40, 50, тис.м³, а також створюються резервуари об’ємом до 100 тис.м³.

Резервуари повинні  відповідати ряду випробувань. Вони повинні бути герметичними для зберігання нафтопродуктів та їхніх парів, простої  форми, довговічними, дешевими. Ці вимоги залежно від призначення нафти, бази та фізико-хімічних властивостей та умов перевантаження нафтопродуктів задовольняються в різному ступені й різних способах.

 

 

 

 

         1 Технічний опис конструкції

         1.1 Призначення та характеристика виробу

У хімічній і нафтопереробній  промисловості застосовується велика кількість резервуарів і допоміжної ємнісної апаратури: напірних баків, мірників, розділових посудин і. т. будівельні ємнісні апаратури застосовують для продуктів різних по своїх  властивостях, у тому числі для  пожеже вибухонебезпечних, летучих, агресивних і що застигають рідин, у зв'язку із чим пред’являються певні вимоги до конструкції ємнісних апаратів. Найбільш відповідальними є резервуари великої ємності. Зі збільшенням  об’єму резервуара зменшується питома витрата метала на одиницю метала, площа займана резервуаром і  довжина комунікацій, у наслідку чого резервуар стає більш економічним, звідси - намагання максимально збільшувати  об’єм резервуарів[2].

Резервуаром називається  спорудження для зберігання рідин  і газів.

Будують резервуари різних конструкцій: циліндричні (вертикальні  та горизонтальні), кільцевидні, кульові  та спеціальних типів. Обмежене застосуванням  знаходять прямокутні резервуари. Вибір  форми резервуара залежить від його призначення, властивостей зберігання нафтопродукту й вимог, які висуваються  до зберігання.

В залежності від способу  установки резервуари поділяються  на наземні й підземні:

Наземні, коли рівень резервуара перебуває на рівні або вище наземної нульової відмітки прилеглої площадці (у межах трьох метрів від стінки резервуара) або заглиблено менше  ніж половини висоти резервуара;

Підземні, коли найвищий рівень у резервуарі нафтопродукту перебуває  нижче найнижчої планувальної відмітки прилягаючої до неї менш, ніж на 0,2м.

Залежно від матеріалу,  резервуари поділяються на дві групи - металеві й не металеві. З неметалевих найбільше розповсюджені були залізобетонні резервуари для зберігання важких і застиглих нафтопродуктів ( мазутів, бітумів і т.д.), а так само і для сирої нафти, збіднених бензинових фракцій. Із загального об’єму резервуарів, які експлуатуються на нафтопереробних заводах, укріплені вертикальні сталеві резервуари становлять 80%, залізобетонні 18% і інших типів 2%.

Підземні резервуари, перебувають  на підприємствах нафтопереробної  промисловості, мають, як правило, прямокутну форму; вони виготовлялись зі збірних  залізобетонних конструкцій з наступним  замонолічуванням стиків.   Практика показала чо ці типи резервуарів мають серйозні недоліки: контроль за станом резервуарів, ремонт їх, а також видалення осаду, що скупчується на дні резервуара, зв'язані зі значними труднощами.

Утворення газових продуктів  під перекриттям резервуара створює  умови для виникнення вибухів  і пожеж. Відновлення цих резервуарів  після аварії без удосконалювання  конструкцій не доцільно.

У зв'язку із вищесказаним, в галузі відмовилися від подальшого застосування залізобетонних резервуарів  для нафти й світлих нафтопродуктів.

Визначальними факторами  при виборі резервуара є фізичні  властивості резервуарів (температура  кипіння рідини, температура навколишнього  середовища), кліматичні умови, що впливають  на ступінь випаровування та величину втрат продукту при зберіганні.

Для зберігання легкозаймистих та горючих рідин застосовуються, як правило, сталеві резервуари. Особливо розповсюджені підземні вертикальні  сталеві резервуари із плоским, конічним дахом. При застосуванні тієї або  іншої конструкції днища та даху резервуара властивостями зберігання нафтопродуктів кліматичними умовами. Більшість резервуарів, які знаходяться  в експлуатації, мають плоскі днища  та конічний, плоский, сферичний або  циліндричній дах  (типові резервуари)

Вертикальні сталеві резервуари, в залежності від їхньої конструкції, поділяються по внутрішньому робочому тиску на наступні типи: працюючі при  тиску, близькому до атмосферного (з  понтоном і плаваючим дахом); низького тиску до 2 КПа і під вакуумом до 0.25КПа; підвищеного тиску до 70 КПа й під вакуумом 1 КПа.

Сферичні резервуари (ємності) за звичаєм, розраховують на високий  тиск до 700 КПа.

Для підвищених пар і  нафтопродуктів із пружністю насичених  парами в режимі експлуатації до 26.6 КПа (гас, дизельне паливо, мастила, мазути) застосовують сталеві зварювальні резервуари, що мають стаціонарний дах. Легкозаймисті рідини (з температурою спалаху парів мінус 28⁰С і нижче  з тиском пару більше 26.6 КПа) згідно ГОСТ 1510-76 варто зберігати в резервуарах із плаваючим дахом або понтоном.

Сталеві вертикальні резервуари експлуатують у різних кліматичних  умовах: у північних широтах, де температура  навколишнього повітря в зимовий  час досягає мінус 60⁰С, і в південних регіонах, де температура навколишнє повітря піднімається до 50⁰С.

Залежно від місця спорудження резервуари розраховують на снігові навантаження 1.0;1.5;2.0 КПа для зберігання нафти з температурою не вище 40⁰С.

 

 

 

 

1.2 Характеристика  основного матеріалу.

Таблиця 1 Характеристика матеріалу сталі 09Г2С.
Марка :	09Г2С
Замінник:	09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т,10Г2С
Класифікація:	Сталь конструкційна низьколегована для зварних конструкцій
Продукція, пропонована підприємствами:	труби сталеві й чавунні листи сталевий
Застосування:	різні деталі й елементи зварених металоконструкцій, що працюють при температурі від -70 до +450С під тиском.

 

Таблиця 2 Хімічний склад в % матеріалу 09Г2С.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	Sa
До  0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	До 0,3	До 0,04	До 0,035	До 0,3	До  0,008	До  0,3	До 0,08

 

 Таблиця 3 Температура  критичних точок матеріалу 09Г2С,  ⁰С

Ac1 = 725 ,      Ac3(Acm) = 860 ,       Ar3(Arcm) = 780 ,       Ar1 = 625

Таблиця 4 Механічні властивості  при Т=20⁰С матеріалу 09Г2С .

Сортамент	Розмір	Напр.	sв	s	d5	y	KCU
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж/м2
Листи	4		500	350	21

 

Таблиця 5 Фізичні властивості  матеріалу 09Г2С .

Т	E, 10- 5	a 10 6	L	R	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20
100		11,4
200		12.2
300		12.6
400		13.2

 

 

 1.3   Скорочений опис базового технологічного процесу.

Корпуси й днища резервуарів  виготовляють зі сталевих листів розмірів 1.5 на 6 м, товщиною 4-25мм. Для покриття резервуарів застосовують сталеві листи 2.5-3мм товщиною і розміром 1.25 х 2.5 м. При виготовленні корпусу резервуару листи розміщують довшою стороною до горизонту. Один ряд заварених листів по окружності резервуара називається поясом. Пояси резервуара, по відношенню один до одного, розміщуються в стик східчасто й телескопічно (рисунок 1.).

Вертикальні шви корпусу, які сприймають гідростатичні навантаження тиску нафтопродуктів, повинні бути особливо міцним. Їх виконують у стик і  проварюють зі двох сторін. Тонкі аркуші резервуарів малої вмістимості  зварюють у напуск, при цьому зовнішні шви виконують суцільними, внутрішні -  суцільні або переривчастими. Величина напуску не менше 8б ( б-товщина листа).

Кільцеві шви корпусу, що сприймають незначні навантаження, виконують у стик або в напуск із двостороннім проваром. Тавровий шов, який з’єднує днище з корпусом, накладають із двох сторін вертикального  листа.

Днище резервуарів виготовляють зі сталевих листів товщиною 4-8мм. Резервуар  встановлюють на спеціально підготовлений  фундамент, що складається з підсипки 1, насипаних з місцевих ґрунтів, що не містять рослинних залишків, та пісочної «подушки» 2 товщиною 15-20 см. Для попередження псування днища  його укладають на ізоляційний шар, який являє собою суміш піску  з мазутом. Схема фундаменту під  вертикальний циліндричній зварений резервуар  показана на рисунку 1.2. Насипні підстави мають навколо резервуара брівку шириною 0.7м. Укіс підстави виконується з ухилом 1:1.5.