Криогенные сферические резервуары и газгольдеры

Оптимальной формой сосудов для хранения низкокипящих жидкостей является сферическая форма. Сферические резервуары предназначены для хранения и выдачи криогенных жидкостей потребителю. Резервуар состоит из внутренней сферической оболочки (сосуда) и внешней концентрично расположенной оболочки (кожуха). Шаровые оболочки опираются на фундамент с помощью трубчатых вертикальных опор. На внешней поверхности внутреннего сосуда и на опорах внутреннего сосуда закреплена экранно-вакуумная изоляция. Чтобы обеспечить эффективную работу изоляции, в теплоизоляционной полости резервуара поддерживается давление не превышающее 133,322 Па. Во время хранения продукта вакуум в теплоизоляционном пространстве поддерживается за счет адсорбции молекул воздуха охлажденным адсорбентом, таким как уголь или цеолиты. Кожух представляет собой конструкцию из углеродистой стали, а сосуд изготавливается из коррозионно-стойкой стали или цветных металлов. Внутри сосуда установлена смотровая лестница, которая используется для периодического осмотра внутренней поверхности больших резервуаров и проведения монтажных работ.

Преимущества шаровых резервуаров над горизонтальными емкостями:

• Уменьшение площади резервуарного парка более чем в 2 раза при одинаковом объеме хранимого продукта;
• Уменьшение количества датчиков и приборов контроля, устанавливаемые в каждой емкости, более чем в 3 раза;
• Сокращение разводки продуктопроводов в парке между емкостями более чем в 3 раза.

Шаровые резервуары могут быть классифицированы в зависимости от следующих параметров:

• Объем: постоянный (давление 2—20 МПа) / переменный (давление до 0,05 МПА)
• Назначение: подземные / наземные, вертикальные и горизонтальные
• Герметизация: мокрые / сухие
• Конструкция: одностенные /двустенные, с высокой горловиной / совсем без горловины.

Из-за габаритных размеров сферических резервуаров невозможно собрать их на заводах. Поэтому процесс сборки резервуаров осуществляется прямо на строительной площадке.

Ручная сварка оболочки, собираемая от центрального пояса

На строительную площадку поставляются листы для оболочки резервуара, которые уже имеют подрезанные по требуемому размеру кромки. Эта операция выполняется на заводе. Исключение составляют листы, которые соединяются с верхней и нижней частями резервуара. Резервуары, предназначенные для монтажа с использованием данного метода, обычно имеют оболочку, состоящую из трех поясных листов и двух чаш. Опорные стойки должны быть соединены с каждым вторым листом экваториального пояса. 

Ручная сварка оболочки, собираемая от нижнего пояса

Перед началом монтажных работ на оси резервуара устанавливают специальную монтажную мачту и монтажные опоры. Сборка и сварка листов первого пояса выполняются на них. Для монтажа второго пояса используется метод подвешивания монтажных сегментов, состоящих из двух листов, к монтажной мачте с помощью троса. Это необходимо для равномерной нагрузки монтажных опор и листов первого пояса. Сборка второго пояса происходит следующим образом:

— После монтажа первого сегмента листов, следующий сегмент монтируется на противоположной стороне окружности резервуара.

— Два последовательных сегмента листов монтируются таким образом, чтобы окружность резервуара была разделена на четыре равные части.

— Последующие сегменты листов монтируются поочередно вдоль окружности.

В третьем поясе каждый второй лист соединяется с опорными стойками, которые привариваются к листам на специальном монтажном стенде. Это позволяет монтировать листы и стойки одновременно. При сборке четвертого пояса, укрупненные монтажные сегменты, состоящие из двух листов, раскрепляются оттяжками, находящимися снаружи резервуара, и соединяются с уже установленными листами с помощью монтажных захватных приспособлений. Для монтажа листов пятого пояса используются специальные монтажные ригели, которые помимо подпорки листов также регулируют окружность пояса. Ригели изготавливаются из труб и соединяются с монтажной мачтой, имея возможность регулирования длины. Аналогичные распорки применяются при монтаже листов шестого пояса.

Монтаж двух полусфер (до 600м³)

Был разработан метод сборки резервуаров, известный как метод полусферы, чтобы ограничить количество сварных швов, выполняемых в неудобных рабочих положениях. При использовании этого метода сборка и сварка оболочки резервуара производятся на специальных монтажных стендах, расположенных на уровне земли и защищенных от воздействия окружающей среды. Для этого используется перемещающаяся конструкция, например, сегмент промышленного здания, опирающийся на тележки, установленные на путях. После односторонней сварки стыков в одной половине оболочки резервуара, указанная конструкция перемещается с места сварки, что позволяет повернуть выполняемый элемент на 180°. Для этого используется козловой кран с грузоподъемностью 40 тонн. После завершения сварки с другой стороны полусферы оболочки резервуара, она устанавливается на фундаменте с использованием того же козлового крана. Этот метод является экономически эффективным при монтаже нескольких резервуаров на одной строительной площадке, особенно когда, согласно технологическим требованиям, они должны быть установлены на высоких фундаментах.

Автоматическая сварка (до 2000м³)

Для избежания ручной монтажной сварки был разработан метод строительства сферических резервуаров с использованием специальных манипуляторов, установленных на фундаменте резервуара. Эти манипуляторы оснащены набором роликов, которые позволяют поворачивать собранную на них оболочку резервуара на 360°. Это позволяет выполнить сварку стационарным сварочным автоматом под флюсом. Однако недостатком этого метода является то, что оболочка резервуара опирается только на точечное прикосновение роликов манипулятора, а листы оболочки имеют присоединительные соединения. В связи с этим оболочка не обладает достаточной жесткостью, и при больших диаметрах резервуара может происходить деформация. Поэтому данный метод применяется в основном при монтаже резервуаров с небольшими диаметрами.

Сварка двустенчатых резервуаров