Проектирование горизонтального сварного резервуара

При сооружении резервуаров  применяются следующие виды контроля качества сварных соединений:

• механические испытания сварных соединений образцов-свидетелей:

а) испытание сварного соединения в целом на различных его участках (наплавленного металла, основного металла, зоны термического влияния) на статическое (кратковременное) растяжение;

б) статический изгиб;

в) ударный изгиб (на надрезанных образцах);

           Контрольные образцы для механических испытаний варят из того же металла, тем же методом и тем же сварщиком, что и основное изделие.

В исключительных случаях  контрольные образцы вырезают непосредственно из контролируемого изделия.

Статическим растяжением  испытывают прочность сварных соединений, предел текучести, относительное удлинение  и относительное сужение. Статический  изгиб проводят для определения  пластичности соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом.

Ударный изгиб - испытание, определяющее ударную вязкость сварного соединения. По результатам определения твердости можно судить о прочностных характеристиках, структурных изменениях металла и об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения. В зависимости от технических условий изделие может подвергаться ударному разрыву. Для труб малого диаметра с продольными и поперечными швами проводят испытания на сплющивание. Мерой пластичности служит величина просвета между поджимаемыми поверхностями при появлении первой трещины.

Макроструктурный анализ определяет расположение видимых дефектов и их характер, а также макрошлифы и изломы металла. Его проводят невооруженным глазом или под лупой с 20-ти кратным увеличением.

Микроструктурный анализ проводится с увеличением в 50-2000 раз с помощью специальных  микроскопов. При этом методе можно  обнаружить окислы на границах зерен, пережог металла, частицы неметаллических включений, величину зерен металла и другие изменения в его структуре, вызванные термической обработкой. При необходимости делают химический и спектральный анализ сварных соединений.

• визуальный контроль всех сварных соединений резервуара;
• контроль герметичности (непроницаемости) сварных швов с использованием проб «мел-керосин», вакуумных камер, избыточного давления воздуха или цветной дефектоскопии;
• физические методы — для выявления наличия внутренних дефектов: радиография или ультразвуковая дефектоскопия, а для контроля наличия поверхностных дефектов с малым раскрытием — магнитография или цветная дефектоскопия;
• гидравлические и пневматические прочностные испытания конструкции резервуара.

 

6.2 Организация  контроля

 

В проектной документации (ППР) должны указываться методы и  объемы контроля всех сварных соединений конструкций резервуара, нормативы  для оценки дефектности сварных  швов и последовательность работ.

Ответственность за организацию контроля качества сварных соединений, как правило, возлагается на руководителей сварочных работ от изготовителя и монтажника.

Контроль качества сварных  соединений резервуаров физическими  методами выполняется по заявке, в  которой должны быть указаны характеристики соединения, тип и категория шва, толщина металла и марка стали, пространственное положение, объем контроля.

 

6.3 Визуальный  контроль

 

Визуальному контролю должны подвергаться 100 % длины всех сварных  соединений резервуара.

По внешнему виду сварные швы должны удовлетворять следующим требованиям:

• по форме и размерам швы должны соответствовать проекту;
• швы должны иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность (высота или глубина впадин не должна превышать 1 мм);
• металл шва должен иметь плавное сопряжение с основным металлом;
• швы не должны иметь недопустимых внешних дефектов.

К недопустимым внешним  дефектам сварных соединений резервуарных конструкций относятся трещины  любых видов и размеров, несплавления, наплывы, грубая чешуйчатость, наружные поры и цепочки пор, прожоги и свищи.

Подрезы основного металла  допускаются не более величин, указанных  в табл 5.

Выпуклость швов стыковых соединений не должна превышать значений, указанных в табл. 6.

Таблица 5. Допускаемые размеры глубины подрезов в сварных соединениях резервуаров

Сварное соединение	Класс резервуара по степени  опасности
	III	II	I
Вертикальные поясные  швы и соединение стенки с днищем	5% толщины, но не  более 0,5 мм	Не более 0,3 мм	Не более 0,2 мм
Горизонтальные соединения стенки	5% толщины, но не более 0,8 мм	5% толщины, но не  более 0,6 мм	5% толщины, но не  более 0,3 мм
Прочие соединения	5% толщины, но не  более 0,8 мм	5% толщины, но не  более 0,6 мм	5% толщины, но не  более 0,6 мм

   

 

 

            Таблица 6. Допустимые размеры выпуклости в стыковых соединениях стенки

 

Толщина листов, мм	Максимальная величина выпуклости, мм
	вертикальных соединений стенки	прочих соединений
До 12	1,5	2,0
Свыше 12 до 24	2,0	3,0
Свыше 24	3,0	4,0

 

Для стыковых соединений из деталей одной толщины допускается смещение свариваемых кромок относительно друг друга, не более:

• для деталей толщиной до 10 мм — 1,0 мм;
• для деталей толщиной более 10 мм — 10% толщины, но не более 3 мм.

Выпуклость или вогнутость углового шва не должна превышать  более чем на 20% величину катета шва.

Уменьшение катета углового шва допускается не более 1 мм. Увеличение катета углового шва допускается  не более следующих значений:

• для катетов до 5 мм — 1,0 мм;
• для катетов свыше 5 мм — 2,0 мм.

В местах пересечения  сварных швов и в местах исправления дефектов необходимо обеспечивать минимальную концентрацию напряжений за счет обеспечения плавного сопряжения шва с основным металлом.

 

 

 

 

 

6.4 Контроль  герметичности

 

Контролю на герметичность  подлежат все сварные швы, обеспечивающие герметичность резервуара, а также плавучесть и герметичность понтона или плавающей крыши.

Контроль герметичности  сварных швов с использованием пробы  «мел-керосин» следует производить  путем обильного смачивания швов керосином. На противоположной стороне  сварного шва, предварительно покрытой водной суспензией мела или каолина, не должно появляться пятен. Продолжительность контроля капиллярным методом зависит от толщины металла, типа сварного шва и температуры испытания. Заключение о наличии в сварном соединении сквозных дефектов делается не ранее чем через 1 ч после нанесения на шов индикатора сквозных и поверхностных дефектов.

При вакуумном способе  контроля герметичности сварных  швов вакуум-камеры должны создавать  разрежение над контролируемым участком с перепадом давления не менее 250 мм вод. ст. Перепад давления должен проверяться вакуумметром. Неплотность сварного шва обнаруживается по образованию пузырьков в нанесенном на сварное соединение мыльном или другом пенообразующем растворе.

Допускается не производить  контроль на герметичность стыковых соединений листов стенки толщиной 12 мм и более. 

Контроль давлением  применяется для проверки герметичности  сварных швов приварки усиливающих  листовых накладок люков и патрубков  на стенке резервуаров. Контроль производится путем создания избыточного воздушного давления от 400 до 4000 мм вод. ст. в зазоре между стенкой резервуара и усиливающей накладкой с использованием для этого контрольного отверстия в усиливающей накладке. При этом на сварные швы внутри и снаружи резервуара должна быть нанесена мыльная пленка, пленка льняного масла или другого пенообразующего вещества, позволяющего обнаружить утечки. После проведения испытаний контрольное отверстие должно быть заполнено ингибитором коррозии.

Контроль герметичности  сварных соединений настила крыш резервуаров рекомендуется проводить в процессе гидравлических и пневматических испытаний за счет создания избыточного давления воздуха внутри резервуара до 150–200 мм вод. ст.

 

6.5 Физические методы контроля

 

Объем контроля сварных  соединений резервуаров физическими методами определяется в рабочей документации КМ в зависимости от:

• класса резервуара по степени опасности;
• категории сварного шва;
• уровня расчетных напряжений в сварном соединении;
• условий и режима эксплуатации резервуара, включая температуру эксплуатации, цикличность нагружения, сейсмичность района и т.д.

Контроль радиографический (рентгенографированием или гаммаграфированием) должен производиться в соответствии с нормативными документами, утвержденными  в установленном порядке, для  всех резервуаров объемом 1000 м³ и более.

Наряду с радиографическим контролем может применяться  рентгенотелевизионный контроль согласно установленным нормативным документам.

Радиографический контроль выполняется только после приемки  сварных соединений по визуальному контролю. При контроле пересечений швов рентгеновские пленки должны размещаться Т-образно или крестообразно — по две пленки на каждое пересечение швов.

Снимки должны иметь  длину не менее 240 мм, а ширину —  согласно соответствующим стандартам. Чувствительность снимков должна соответствовать 3-му классу согласно этому стандарту.

Для соединений из деталей  толщиной 8 мм и более допускается  вместо радиографического контроля применять контроль ультразвуковой дефектоскопией.

Оценка внутренних дефектов сварных швов при радиографическом контроле должна производиться по соответствующим стандартам и должна соответствовать:

• для резервуаров III класса — 6-му классу;
• для резервуаров II класса — 5-му классу;
• для резервуаров I класса — 4-му классу.

Допускаемые виды и размеры дефектов в сварных соединениях в зависимости от их класса регламентируются соответствующими стандартами. Радиографический контроль применяется для контроля стыковых сварных швов стенки и стыковых швов окраек днищ в зоне сопряжения со стенкой резервуаров. Количество и размещение рентгенограмм устанавливается следующим образом:

• полотнища стенок резервуаров должны контролироваться;
• монтажные стыки полотнищ стенок должны контролироваться в объеме 100% вертикальных швов и всех пересечений вертикальных и горизонтальных швов;
• стенки резервуаров полистовой сборки должны контролироваться ;
• все радиальные швы кольцевых окраек днищ должны контролироваться в зоне примыкания нижнего пояса стенки (один снимок на каждый радиальный шов).

При обнаружении недопустимых дефектов сварного шва должны быть определены границы дефектного участка. Кроме того, должен быть сделан дополнительный снимок (не считая снимков, необходимых для определения границ дефекта) в любом месте этого же или другого шва, выполненного тем же сварщиком, который допустил дефект. На схемах расположения рентгенограмм должны быть указаны места, где были обнаружены недопустимые дефекты и проводилось исправление. Если в сварном соединении установлен уровень дефектности более 10%, то объем контроля таких швов удваивается.

Ультразвуковая дефектоскопия  производится для выявления внутренних дефектов (трещин, непроваров, шлаковых включений, газовых пор) с указанием  количества дефектов, их эквивалентной  площади, условной протяженности и  координат расположения.

Ультразвуковая дефектоскопия  должна производиться в соответствии со стандартом.

Контроль магнитопорошковой  или цветной дефектоскопией производится в целях выявления поверхностных  дефектов основного металла и  сварных швов, невидимых невооруженным  глазом. Магнитопорошковой или цветной дефектоскопии подлежат:

• все вертикальные сварные швы стенки и швы соединения стенки с днищем резервуаров, эксплуатируемых при температуре хранимого продукта свыше 120° С;
• сварные швы приварки люков и патрубков к стенке резервуаров после их термической обработки;
• места на поверхности листов стенок резервуаров с пределом текучести свыше 345 МПа, где производилось удаление технологических приспособлений.