Сферические резервуары в основном сооружают объемом 600 м3 (рис. 1) и 2000 м3, диаметром 10,5 и 16 м соответственно, при толщине оболочки 16 .. .36 мм. Планируется сооружение резервуаров объемом 10 000 м3. При изготовлении сферических резервуаров (см. рис.2) сферическую поверхность заготовки получают разными методами в зависимости от схемы раскроя.

При раскроях, показанных на рис. 2, а и в, и толщине до 36 мм сферическую поверхность заготовкам придают горячей штамповкой. При раскрое по схеме рис. 2, б и толщине до 22 мм лепестки получают холодной вальцовкой с помощью специального многовалкового стенда (рис. 3, 4, б). Заготовки перед вальцовкой собирают из листов и сваривают автоматической сваркой под флюсом. Исходную форму заготовке (рис. 4, а) придают газовой резкой по шаблону-копиру. Поскольку размеры полученных после вальцовки лепестков превышают габарит подвижного железнодорожного состава, их после контрольной сборки разрезают на две неравные части и выпуклостью вниз укладывают в специальные контейнеры для перевозки к месту монтажа (рис. 5, а, б). Элементы, поставляемые с завода, на монтаже собирают в блоки (рис. 6) .Сварку блоков выполняют в нижнем положении под флюсом на стендах качалках (рис. 7) . Возможна электрошлаковая сварка швов блока с помощью устройства, показанного на рис. 8.  

Сборка сферических резервуаров. Приемы сборки сферических резервуаров приведены на рис. 1. При сборке по схеме, приведенной на рис. 1, с, полюсный элемент 2 (рис. 2) закрепляют на центральной стойке 1 стенда. Блоки 3, сваренные из двух лепестков, устанавливают по упорам 4. Сборку выполняют с использованием сборочных шайб, приваренных к лепесткам при контрольной сборке на заводе, и типовых клиновых сборочных приспособлений. Сборка завершается укладкой непрерывных прихваточных швов, уплотняющих стык для последующей автоматической сварки под флюсом. По схеме рис. 1, б полусферу собирают при горизонтальной ориентации блоков (рис. 3, д). Собранную полусферу кантуют и устанавливают на временную опору (рис. 3,б). Вторую полусферу после сборки устанавливают на первую и выполняют ручной подварочный замыкающий шов. По схеме рис. 1, в осуществляют сборку всей сферы последовательным наращиванием (рис. 4) .

                     Рисунок 2 – Приемы сборки сферических резервуаров

Резервуары объемом 2000 м³ собирают "вертикальным" методом (рис. 1, г). Основой для временного закрепления днища и купола оболочки резервуара служит центральная стойка. Сборку полюсных блоков 1 (рис. 5) с центральной стойкой производят в кондукторе. Здесь же устанавливают кольца жесткости, прикрепляемые раскосами к стойке. Собранную центральную стойку 1 (рис. 6) устанавливают на неподвижную опору 2. На стойке закрепляют параллелограммный механизм подъемной люльки 3, которая может перемещаться в вертикальной плоскости и вокруг оси стойки. Первый блок 1 (рис. 7) поднимают в вертикальное положение, устанавливают на ловители 3 днища и с помощью сборочных планок и клиньев прикрепляют к купольной части и днищу. После установки и закрепления очередного блока с наружной стороны оболочки временно подводят опорную стойку, которая частично воспринимает вес блока. Для сохранения формы блока в процессе монтажа в него вваривают трубу жесткости 2. Центральная стойка и другие вспомогательные элементы демонтируются и удаляются по частям через люк-лаз купола после установки последнего замыкающего блока и окончания ручной сварки всех блоков между собой прихваточным швом с внутренней стороны резервуара.

Сварка сферических резервуаров. После завершения сборки резервуар устанавливают на манипулятор и автоматической сваркой под флюсом выполняют наружные и внутренние швы (рис. 1). В манипуляторе Кудрявцева опорные неприводные катки 1 (рис. 2), не препятствующие вращению сферического резервуара в любом направлении, расположены на шарнирных опорах 2 и обеспечивают прижатие к резервуару двух пар приводных катков 3 с раздельными приводами. Включение приводов 7 и 2 (рис. 3) рабочих катков 3 в одном или в противоположных направлениях с одинаковыми или различными скоростями обеспечивает возможность вращения резервуара вокруг любой его оси и позволяет выполнять меридиональные (рис. 4, а) и широтные (рис. 4, б) швы, а также переходить от одного шва к другому.

Манипуляторы другого типа (рис. 5, б) обеспечивают вращение сферического резервуара только в плоскости приводных роликов. Переход к другой плоскости вращения осуществляется разворотом манипулятора в горизонтальной плоскости с предварительным опусканием резервуара на временные опоры.

Форма разделки кромок и последовательность ее заполнения зависят от толщины стенки резервуара. При толщине стенки 16 мм применяют двустороннюю автоматическую сварку без разделки кромок. Первый шов выполняют с внутренней стороны оболочки по ручному подварочному слою, второй шов — снаружи. При толщине оболочки 34 мм большинство слоев укладывают с наружной стороны (рис.7, а, б).

Применение манипуляторов позволило основной объем сварочных работ при монтаже резервуара выполнять автоматической сваркой. Однако очевидны и серьезные недостатки такой технологии. Для обеспечения работы только одного сварочного автомата необходимо вращать огромную и тяжелую конструкцию, используя при этом сложные манипуляторы. В результате действия сосредоточенных сил от опор имеет место изменение формы оболочки при вращении, что даже при использовании надувных роликов 1 (рис. 6) не позволяет сооружать таким образом резервуары объемом более 2000 м3.

Для крупных сферических резервуаров более эффективна технология монтажа в проектном положении на постоянных опорах без вращения. Меридиональные стыки сваривают автоматической сваркой порошковой проволокой с принудительным формированием (рис. 8). Сварка с принудительным формированием может выполняться с одной стороны или с двух сторон. Собранные стыки закрепляют или прихваточными швами (рис. 9, а, б), или с помощью временных скоб (рис. 9, в). Уплотнение стыков может обеспечиваться и без прихваточных швов формирующими подкладками (рис. 11, а) или во-доохлаждаемыми трубками (рис. 11,6, в). Для их прижатия используют двуплечие рычаги (рис. 10). Сварочный автомат вместе с ползуном 1 (рис. 12) перемещается по направляющему уголку 2. Уголок закреплен параллельно свариваемым кромкам с помощью проушин 1 (рис. 13), опор 2 и клиньев 3.

Сферические резервуары вместимостью 600 м³ (рис.5.15,а) обычно монти­руют из двух полушарий, предварительно собираемых на стенде-кондукторе. В зависимости от раскроя приемы сборки полусфер различны. Для этого варианта полуднища закрепляют на центральной стойке стенда (грибок) (рис.5.16). Лепестки нижней полусферы, попарно сваренные в блоки здесь же на монтаже автоматической сваркой под флюсом на стенде-качалке, устанавливают на сбо­рочном стенде в проектное положение и соединяют укладкой непрерывных швов малого сечения, обеспечивающих прихватку собранных деталей и уплотнение стыковых соединений для последующей сварки под флюсом.

Общую сборку и сварку выполняют следующим образом. Нижнюю полу­сферу устанавливают на временную опору. Собранную на стенде верхнюю по­лусферу подымают и монтируют на нижнюю. Сборка заканчивается ручной однослойной подваркой замыкающего шва.

Процесс изготовления резервуара при раскрое, показанном на рис.5.15,б,

проследим на производстве резервуаров диаметром 10,5 м с толщиной стенки 16 мм из стали 09Г2С и под давлением 0,6 МПа.

В заводских условиях каждый лепесток изготавливают из трех частей:

– центральной длиной 8000 мм;

– крайних длиной 3220 мм.

Листы для лепестков обрезают по контуру на гильотинных ножницах, кромки листов под стыки подготавливают тепловой резкой. Листы лепестка собирают­ся с зазором 4±1 мм, прихватывают в трех точках и на концах стыка ставят вы­водные планки. Осуществляют автоматическую сварку под слоем флюса дву­сторонним швом. После сварки – 100% контроль просвечиванием.

По шаблону тепловой резкой вырезают развертку лепестка. Резку ведут двумя установками. Причем одна проводит резку от начала до конца с одной

стороны, а другая - навстречу первой с другой стороны, сначала с середины к одному концу лепестка, а затем переносится на конец и производит резку к се­редине. Одновременно с резкой ставятся контрольные керны по краям лепестка и два – по центру, в дальнейшем необходимых для точной установки на вальцы. Составляется карта замеров: ширина центральной и концевой частей, длина ле­пестка, разности диагоналей. После этого производится гибка вхолодную на специальных вальцах, имеющих четыре неприводных верхних выпуклых валка и пять нижних вогнутых приводных. Гибка производится за один проход с подачей на листы воды. С гибочных вальцов лепестки подают на тепловую резку, где обрезают в необходимый размер по шаблону, накладываемому по кон­трольным кернам.

На каждый лепесток составляется контрольная карта замеров по длине и ширине лепестка.

Готовый лепесток может иметь местные деформации в связи с разной толщиной металла, трудностью точной настройки вальцов, некоторым откло­нением оси вальцов от оси лепестка. Эти деформации исправляются контроль­ной скобой с винтовым домкратом. Ввиду взаимозаменяемости лепестков контрольную сборку резервуара не производят.

Верхний и нижний полюсные блоки резервуара изготавливают вырезкой двух полукругов, сборкой и сваркой их с последующей вальцовкой и обрезкой в размер тепловой резкой.

На монтаже применяют вертикальный способ сборки сферы. Предвари­тельно (рис.5.17) к трубчатой стойке 4 приваривают полюсные блоки 2, 5, уси­ливая их элементами жесткости. Затем стойку с блоками устанавливают верти­кально на временную опору 1, располагаемую центрально относительно подго­товленного фундамента 6. Лепестки 3 поднимают в вертикальное положение и крепят с помощью сборочных планок и клиньев к полюсным блокам и друг к другу. Помогают сборке опоры 7 резервуара, установленные на фундаменты. Лепестки соединяют между собой прихваточным швом.

После завершения сборки под временной опорой располагают специаль­ный манипулятор вращения сферы, чтобы придать горизонтальное положение каждому свариваемому участку шва.

Автоматическая сварка под флюсом по ручной подварке выполняется сварочным трактором, который при сварке с внешней стороны располагается сверху на сфере, а при сварке внутри - внизу.

Для выполнения меридианальных, экваториальных и полюсных швов резер­вуаров различного раскроя и перехода с одного шва на другой манипулятор обеспечивает вращение в любой плоскости. Все сварные соединения сфериче­ских резервуаров стыковые; при толщине элементов до 16 мм разделки кромок обычно не делают. При толщине 25 мм используют V-образную разделку, при толщине 34...38 мм – Х-образную,

Последовательность выполнения швов следующая. Сначала выполняют меридиальные швы в несколько слоев с внешней стороны. С внутренней стороны подварку корня шва производят за счет глубокого проплавления без вырубки его. Затем сваривают широтные и полюсные соединения.

Монтаж резервуаров при раскрое (рис.5.16,в) осуществляют из лепестков или методом укрупненной сборки из блоков. Блоки, как правило, получают сборкой и сваркой, например, двух лепестков на монтажной площадке. Соединительная сварка ведется на стенде с шарнирами, позволяющими поворачивать блок с целью обеспечения сварки в нижнем положении (рис.5.18).

Монтаж блоков или лепестков ведут последовательным наращиванием по поясам. Лепестки устанавливают так, что V- образная разделка в нижней части резервуара располагается внутрь, а в верхней части - наружу.

При сборке лепестков и блоков применяют временные опоры. Сварку ведут сначала меридиальных швов смежных поясов при общем направлении сверху вниз обратноступенчатым методом, затем сваривают эти пояса поясным швом.

ЛЕКЦИЯ 19