Курсовая работа. Сооружение и ремонт нефтепроводов. КП_Годзун_1. Сооружение и ремонт линейной части магистрального нефтепровода и резервуара вертикального стального с плавающей крышей
 Скачать 2.14 Mb.
|
|
3.1.2 Монтаж резервуара Непосредственно монтаж резервуара для нефтепродуктов подземного или наземного размещения осуществляется одним из 3 способов – рулонированием, полистовым методом или сферическим способом, согласно технологии изготовления самой конструкции. Ее выбор задает и свои особенности проведения установки резервуара. Так, рулонирование – сборка по месту проведения монтажных работ из стальных стенок, изготовленных на заводе, и доставленных на площадку в виде рулонов. Днище сваривается первым (оно выполняется отдельным кусками), а уже к нему при помощи все той же сварки монтируются стенки. Фиксация корпуса обычно требует использования жестких распорок. 3.1.3 Проведение испытаний После монтажа – горизонтального или вертикального – выполняется ряд послемонтажных операций: 1) монтаж технологического оборудования; 2) проведение регламентированных испытаний; 3) сдача объекта заказчику. Проведение испытаний заключается в имитации условий будущей эксплуатации – создании нагрузок на корпус с целью обнаружить дефекты и недостатки спроектированной системы до первого запуска. Испытания проводятся, согласно технологической карте по конкретному проекту (в нем подробно должны быть описаны параметры и характеристики применяемых устройств). 65 4 Ремонт резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 4.1 Виды дефектов В конце каждого года комиссия во главе с главным инженером предприятия проводит проверку основных средств. Комиссия тщательно осматривает резервуары, насосные станции, трубопроводы, сливно-наливные устройства, склады, административные здания и др. В результате оформляется акт, который в дальнейшем должен быть утвержден директором предприятия. С помощью этого акта проводят анализ технического состояния и составляют график их планово-предупредительных ремонтов. На основании акта проверки основных средств должна подаваться заявка на капитальный ремонт в следующем году в территориальное объединение, которая включает в сводный годовой титул строительства и капитального ремонта. После главный инженер получает выписку из титульного списка предприятия на основании акта проверки, к нему прилагаются диагностические и визуальные технологические карты резервуаров, составляются сметы для проведения работ по капитальному ремонту. Титульный список - документ, разрешающий проведение капитального ремонта, в нем указывают статьи расходов и их суммы. Капитальный ремонт резервуара - замена (полностью или частично) конструкций корпуса, днища, кровли и оборудования резервуаров. Капитальный ремонт резервуаров должен быть заранее обеспечен всеми необходимыми материалами, оборудованием и персоналом. Капитальный ремонт резервуара следует проводить по мере необходимости. Срок проведения капитального ремонта назначают на основании результата проверок технического состояния, осмотров при текущих ремонтах резервуара и его оборудования, а также осмотров во время зачисток резервуара от загрязнений и нефтяных остатков. При капитальном ремонте выполняют все работы, предусмотренные средним ремонтом, а также заменяет дефектные листы корпуса, днища и крыши, исправляют положение резервуара 66 (при неравномерной осадке), ремонтируют основание, исправляют или заменяют оборудование. 4.2 Осадка резервуара Как правило, основной объем ремонтных работ приходится на основание или фундамент, т.к. с первых же дней ввода резервуара в эксплуатацию начинает проявляться осадка его основания или фундамента. Форма проявления её разнообразная: равномерная, в виде крена, периферийная, неравномерная по наружному контуру окрайки днища резервуара, в виде местных просадок под днищем. Равномерная осадка в какой-либо мере явление естественное, т.к. как бы сильно ни было произведено уплотнение насыпного основания, абсолютную уплотненность достичь невозможно. И естественное основание под резервуаром будет деформироваться от нагрузки, передаваемой через насыпное основание. Тут самое главное -чтобы величина этой осадки не была больше нормативной. Осадка основания в виде крена возникает тогда, когда одна половина основания по площади уплотнена сильнее, чем другая, или же толщина насыпного грунтового и песчаного слоев неодинаковая, или же, проявляется систематически сезонное оттаивание грунта естественного основания неодновременно с северной и южной сторон. Причиной других видов неравномерной осадки, названных выше, является некачественное выполнение земляных работ при строительстве оснований. 4.2.1 Ремонт основания резервуара при осадке При ремонте основания резервуара выполняется: • подбивание краев песчаной подушки; • заполнение пустот под днищем, образовавшихся в местах хлопунов; • заполнение участков просадки; • исправление отмостки. 67 Для ремонта основания применяют гидрофобный состав, который готовится из песка и вяжущего вещества. Используется песок крупностью от 0,1 мм до 2 мм с содержанием глинистых частиц не более 30%. Песок смешивается с жидким битумом А-6 или Б-6, или с малосернистым мазутом так, чтобы содержание вяжущего вещества в готовом составе было от 8% до 10%. При подготовке гидрофобного состава важно исключить содержание в нем кислот и свободной серы. Для проведения ремонтных работ на основание резервуара производится его подъем. Как правило, проводят подъем резервуара двумя способами. Первый – подъем резервуара домкратами с их упором в специально приваренные к стенке ребра жесткости. В таком случае резервуар поднимается на высоту, большую величины осадки на 20 см. Второй способ –подъём резервуара при помощи ложных штуцеров. Необходимо добавить, что нормативно-техническая документация допускает подъем резервуаров при помощи различных грузоподъемных механизмов: подъемных кранов или трубоукладчиков. Закрепление ложных штуцеров для строповки производится к стенке РВС. Область применения данных технологий в документах не оговаривается, хотя разработаны они для резервуаров объемом менее 5000 м 3 После подъема резервуара производится подбивание просевших частей основания до проектной отметки с помощью гидрофобного состава. Далее резервуар опускается с последующей обязательной нивелировкой окраек днища. Также пустоты в основании резервуара можно заполнять, вырезав в днище двадцатисантиметровые отверстия, которые впоследствии завариваются металлической накладкой с нахлестом в 30–40 мм. 4.3 Расчет монтажных штуцеров для подъема резервуара при ремонтных работах Разберём второй способ поднятия резервуара. Для этого необходимо провести расчёт монтажных штуцеров. Расчет выполняется для подъема 68 резервуара одним краном. Принятые монтажные штуцера можно применять и для подъема резервуара двумя кранами. Усилие от стропа, действующее на монтажный штуцер: 𝑁 = 𝐺 ∙ 𝑘 П ∙ 𝑘 Д ∙ 𝑘 Н (41) 𝐺 = 0,5 ∙ (𝐺 рез + 𝐺 кол ) (42) где G – усилие, приходящее от веса резервуара; k п – коэффициент перегрузки, k п =1,1; k д – коэффициент динамичности, k д =1,1; k н – коэффициент неравномерности нагрузки на такелажные элементы при подъеме спаренными кранами, k н =1; G рез – вес резервуара с арматурой; G кол – вес кольца. Монтажный штуцер приваривается к подкладной пластине, которая в свою очередь приваривается к стенке резервуара. Момент от усилия в стропе, действующего на штуцер при крайнем положении стропа определяется по формуле: 𝑀 = 𝑁 ∙ 𝑙 (43) где l – расстояние от линии действия усилия N до сварного шва штуцера. Сечение штуцера, удовлетворяющее условиям прочности, равно: W тр = М m∙𝑅 у (44) где m – коэффициент условий работы, m=0,85; R у – расчетное сопротивление металла. Проверяется на прочность кольцевой сварной шов крепления штуцера к подкладной пластине. Угловой шов соединения штуцера к пластине работает на срез от действия изгибающего момента и перерезывающей силы. Касательное напряжение в шве от изгибающего момента находится по формуле: τ 𝑀 = M 𝑚 ∙ 𝑊 шв (45) 69 𝑊шв = 𝜋 32 [(𝑑тр + 2 ∙ 𝛽 ∙ ℎ шв) 3 − 𝑑 тр 3 ] (46) где W шв – момент сопротивления сварного шва; d тр – наружный диаметр трубы, см; 𝛽 – коэффициент, учитывающий глубину проплавления, для ручной дуговой сварки 𝛽 =0,7; h шв – катет шва. Касательное напряжение от перерезывающей силы определяются по следующей формуле: τ 𝑁 = N 𝐹 шв (47) 𝐹 шв = π ∙ 𝑑 тр ∙ 𝛽 ∙ ℎ шв (48) где F шв – площадь сечения среза шва Результирующее напряжение в шве соединения штуцера к подкладной пластине определяется как: 𝜏 рез = √𝜏 М 2 + 𝜏 𝑁 2 (49) Условие прочности штуцера: τ рез ≤ τ доп (50) где τ доп = 270 МПа Сварной шов соединения подкладной пластины к стенке работает на срез и касательные напряжения находятся по зависимости: τ 𝑁1 = N 𝐹 ш1 (51) 𝐹 ш1 = π ∙ 𝑑 пл ∙ 𝛽 ∙ ℎ ш1 (52) где F шв – площадь сечения среза шва соединения пластины со стенкой, d пл – диаметр пластины, h ш1 – катет шва соединения подкладной пластины со стенкой принимается 5 мм, β – коэффициент, учитывающий 70 глубину проплавления, β = 0,7. [3, c. 100-103] 𝜏 𝑁1 < 𝜏 доп 4.3.3 Расчет монтажных штуцеров Рассчитать монтажный штуцер для подъема РВСПК-10000. Усилие от стропа, действующее на монтажный штуцер найдем по формулам (42) и (41): G = 0,5 · (1968794 + 8690) = 988742,2 Н 𝑁 = 988742,2 ∙ 1,1 ∙ 1,1 ∙ 1 = 1196378 Н Монтажный штуцер приваривается к подкладной пластине толщиной 6 мм, которая в свою очередь приваривается к стенке резервуара толщиной 8 мм. Момент от усилия в стропе, действующего на штуцер при крайнем положении стропа по формуле (43): М = 1196378 · 0,014 = 16749,3 Н ∙ м Сечение штуцера, удовлетворяющее условиям прочности по формуле (44): W тр = 16749,3 0,85 · 240 · 10 6 = 82,1 см 3 Принимаем трубу 325×9 с большим запасом по моменту сопротивления W = 3370,2 см 3 > W тр = 82,1 см 3 Проверяем на прочность кольцевой сварной шов крепления штуцера к подкладной пластине по формуле (46): W шв = π 32 [(32,5 + 2 · 0,7 · 0,7) 3 − 32,5 3 ] = 314,15 см 3 Касательное напряжение в шве от изгибающего момента по формуле (45): 𝜏 𝑀 = 16749,3 0,85 · 314,15 · 10 −6 = 62,72 МПа Площадь сечения среза шва по формуле (48): 𝐹 шв = π · 0,325 · 0,7 · 0,007 = 5 · 10 −3 м 3 Касательное напряжение от перерезывающей силы по формуле (47): 𝜏 𝑁 = 1196378 5 · 10 −3 = 239,1 МПа 71 Результирующее напряжение в шве соединения штуцера к подкладной пластине и условие прочности штуцера по формулам (49) и (50): 𝜏 рез = √62,72 2 + 239,1 2 = 247,2 МПа τ рез = 247,2 МПа ≤ τ доп =270 МПа 9. Площадь сечения среза шва соединения пластины со стенкой по формуле (52): 𝐹 шв1 = π · 0,5 · 0,7 · 0,005 = 5,49 · 10 −3 м 3 10. Находим касательные напряжения по формуле (51): 𝜏 𝑁1 = 1196378 5,49 · 10 −3 = 217,9 МПа τ N1 = 217,9 МПа ≤ τ доп =270 Мпа Условие прочности штуцера и сварного шва выполняются. 4.4 Замена пояса резервуара Ещё одной распространённой причиной капитально ремонта является коррозия металла. Решение о ремонте принимается в случае сплошной поверхностной или очаговой язвенной коррозии недопустимой глубины. Результаты обследований показывают, что большинство коррозионных повреждений стенки находится на уровне границы раздела хранимого продукта и донных осадков (подтоварной воды). Для исправления коррозионных повреждений стенки могут быть использованы следующие способы: • наращивание толщины пораженных участков стенки электродуговой наплавкой металла; • усиление стенки приваркой накладных пластин; • усиление стенки бандажными кольцами; • замена пораженных участков стенки новыми листами. Наибольшее распространение на практике получил способ замены поврежденных участков стенки РВС. При замене поврежденных участков первого пояса стенки ширина заготовок ограничивается пределами: от 300 до 1500 мм. Опыт показывает, что оптимальная ширина составляет 500 мм. Такая 72 ширина заготовки обеспечивает: удобство раскроя и вальцовки стандартных листов 1500-6000 мм, (вальцуется стандартный лист, который затем раскраивается на три заготовки); сравнительно малый вес заготовки, что позволяет производить монтаж без привлечения дополнительных механизмов; выполнение сварочных работ в удобном для сварщика пространственном положении, определяющее качество монтажных швов. 4.5 Технология ремонта нижнего пояса стенки резервуара 4.5.1 Ремонт нижних поясов стенки резервуара Ремонт нижних поясов стенки резервуара с применением рулонных заготовок выполняют в соответствии с ППР (проектом производства работ) и техническими требованиями действующих нормативных документов по монтажу резервуаров (приложение Е). Порядок выполнения основных этапов работ, следующий: заготовка материалов; изготовление рулона; разметка на стенке резервуара вырезаемого участка; вырезка монтажного проема для заведения рулона внутрь резервуара; вырезка монтажного проема в кровле; установка рулона с поддоном на днище; закрепление на днище отводного блока; запасовка троса, разворачивающего и передвигающего рулон; вырезка заменяемого участка; разворачивание рулона. До начала ремонтных работ с внутренней стороны стенки резервуара навешиваются монтажные лестницы, монтажный проем в стенке окантовывается ребрами жесткости, которые фиксируют вертикальное положение кромок стенки вырезанного проема. Рулон-заготовку доставляют к резервуару на транспортном устройстве (санях), затем натяжным тросом перемещают вместе с санями в резервуар через проем в стенке, краном через верхнее монтажное отверстие рулон поднимают в вертикальное положение и устанавливают на поддон. Затем вытаскивают из резервуара транспортные сани. 73 Отводной блок закрепляется на днище резервуара на расстоянии не более 8 м от рулона и по мере развертывания и перемещения последнего переносится и закрепляется на новой позиции. Обрезку удерживающих планок и развертывание рулона проводят с соблюдением необходимых мер безопасности в соответствии с ППР и нормативно-технической документацией по монтажу резервуаров. Непосредственная замена дефектных поясов стенки на новые проводится участками длиной по 6 м. Последовательно, по мере вырезки участков, разворачивают и передвигают рулонную заготовку. Нижняя горизонтальная кромка заготовки при этом прижимается к заранее приваренным на днище упорам и прихватывается к днищу, верхняя кромка с помощью клиньев прижимается с внутренней стороны к оставляемой части стенки и прихватывается к ней. Таким образом, решаются две задачи: во-первых, вырезка частями поясов обеспечивает устойчивость стенки резервуара без дополнительных креплений; во-вторых, за счет прижатия кромок проводится формирование из рулонной заготовки заменяемой части стенки. Сварка соединений новых листов со старыми аналогична сварке при замене верхних поясов стенки резервуара. Вырезка дефектного участка проводится с учетом наименьшей деформации остающихся кромок после вырезки; при этом строго соблюдается последовательность вырезки: вначале нижний горизонтальный, затем вертикальные и в последнюю очередь верхний горизонтальный рез. Вертикальные участки разрезов стенки выполняют резчики с гидроподъемников. Монтажное отверстие в покрытии вырезают аналогично рассмотренному варианту ремонта стенки верхних поясов. После окончания ремонта проводят испытание на герметичность сварных швов стенки, выполненных на ремонтной площадке, а затем гидравлическое испытание всего резервуара. 74 4.5.2 Ремонт первого пояса стенки РВС методом частичной замены Ремонт первого пояса стенки РВС методом частичной замены осуществляется в следующем порядке: 1. Изготовить заготовки из листа в соответствии с размерами проката и картой замены стенки. Толщину проката и марку стали выбирать в соответствии с паспортом резервуара. При отсутствии паспорта толщину проката принимать согласно типового проекта или по результатам измерения толщины стенки, а марку стали определить проведением химического анализа. 2. Если заготовки изготавливаются в Завадских условиях, то необходимо выполнить рекомендуемую подготовку кромок под сварку для данного типоразмера РВС. 3. Замену участка стенки первого пояса начинать с точки, отстоящей от вертикального шва на расстояние не менее 500 мм. Замену проводить в направлении по часовой стрелке. 4. Выдерживать разбежку между остающимися и монтируемыми вертикальными швами не менее 500мм. 5. Разметить на стенке место вырезки. 6. Не допускается выполнять вырезку более одного окна. 7. Перед резкой проёма на стенке резервуара необходимо ограничить возможные поперечные перемещения остающейся части корпуса РВС. Для этого установить временные ребра (рис. 13), соединяющие остающуюся кромку РВС и окрайки, периодичность установки принять 1-1,5м вдоль направления реза. 8. Для РВС-20000 допускается единичная вырезка участка стенки длиной не более 10 м (оптимальная 6 м). Если дефектный участок имеет большую протяженность, ремонт ведется последовательно, с разбивкой стенки на отдельные захватки. В том случае если при устройстве проёма происходит значительный подъём (до 30 мм) окраек, длину заменяемых участков нужно уменьшить до 3 м, а появляющиеся деформации окраек устранять домкратами. 75 Рисунок 13 – Установка временных ребер жесткости 1 – стенка резервуара; 2 – окрайка; 3 – подкладная пластина 200 200мм.; 4 – ребро жесткости 13 100 900мм. 9. При значительных отклонениях образующих стенок от вертикали в месте ремонта РВС рекомендуется дополнительно устанавливать по верхней кромке реза ребро жесткости из двутавра №30, повторяющее радиус резервуара (рис. 14). 10. Если не предусмотрен демонтаж окрайки, то резку нижней части заменяемого участка стенки выполнить газовой резкой на 5-10мм. Выше упорного шва с последующей доводкой шлифмашинкой, остальных частей – газовой резкой. 12. Кромки деталей после кислородной резки зачистить механическим способом (шлифмашинкой) на глубину не менее 2мм. Зачистить до металлического блеска поверхность свариваемых деталей на ширину 25-30мм от оси стыка. 76 Рисунок 14 – Ребро жесткости для РВС-20000 1 – двутавр №30 l=1500мм-4шт.; 2 – соединительная пластина-6шт. 13. Последовательность сварки (рис.15 а): сварка вертикального шва (I); сварка горизонтального шва по верхней кромке (II); сварка уторного шва (III). Сварку горизонтальных швов выполнять от середины к краям. Сварку швов выполнять двумя сварщикам одновременно. 14. Сварку стыковых швов выполнять в следующей последовательности (рис.2.3б): сварка корневого слоя (I); сварка наружного заполняющего слоя (II); сварка внутренних заполняющих и облицовочного слоёв (III, IV, V); сварка наружного облицовочного слоя (VI). Перед сваркой с внутренней стороны зачистить корень шва. 15. Сварку уторного шва выполнять в следующей последовательности (рис.15 б): сварка корневого слоя (I); сварка внутренних заполняющих и облицовочного слоёв (II, III); сварка наружного облицовочного слоя (IV). Перед сваркой с внутренней стороны зачистить корень шва. 77 Рисунок 15 – Последовательность сварки а) по длине сварного шва; б) по сечению сварного шва 16. При замене дефектного участка в районе ПРП (приемно-раздаточного патрубка) предпочтительнее производить полную замену листа первого стенки с обязательным смещением вертикальных ремонтных швов стенки. 17. Если на стенке имеется воротник 2 люка-лаза или патрубка 1 (рис. 16) и расстояние между уторным швом и швом воротника менее 200мм, газовую резку выполнять под углом 45 на расстоянии 200 мм от уторного шва, захватывая воротник в нижней части. Притупление кромок разместить посередине листа стенки. Необходимо отметить, что при последующем просвечивании участка, отремонтированного таким образом, обнаруживается дефект верхней части сварного шва, которого в действительности нет. Рисунок 16 – Геометрические размеры сварного шва 1 – патрубок; 2 – воротник |