СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ И ГЕРМЕТИЧНОЙ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА
METHOD OF FABRICATING RESERVOIR ISOLATING AND SEALING WALL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается способа изготовления изолирующей и герметичной стенки резервуара, составляющего часть несущей конструкции, например, корпуса судна.
Уровень техники
Такие резервуары могут представлять собой, например, резервуары, используемые на судах для транспортировки сжиженного газа. Они должны быть абсолютно герметичными и достаточно теплоизолирующими для поддержания низкой температуры сжиженного газа и ограничения его испарения. Как показано на фиг.1, такие стенки обычно состоят из двух последовательно расположенных герметизирующих мембран, одна из которых, первичная мембрана 10, находится в соприкосновении с продуктом, содержащимся в резервуаре, а вторая, вторичная мембрана 30, расположена между первичной мембраной 10 и несущей конструкцией 50, причем данные две мембраны расположены поочередно с двумя теплоизолирующими прокладками 20, 40. Так, в соответствии с одним из известных решений стенки резервуара могут быть образованы первичным изолирующим слоем 20, связанным с первичной мембраной 10, выполненной из железоникелевого сплава «инвар» или нержавеющей стали, и вторичным изолирующим слоем 40, связанным с вторичной мембраной 30, которая может быть гибкой или жесткой. Вторичная мембрана 30 содержит по меньшей мере один непрерывный тонкий металлический лист, выполненный, например, из алюминия, вклеенный между двумя слоями стекловолоконной ткани с использованием связующего материала, обеспечивающего сцепление между стекловолокном и алюминием. Инвар представляет собой сталь с 36-процентным содержанием никеля, обладающую термической устойчивостью при температурах от минус 200°С до плюс 400°С. Изолирующие и герметичные стенки таких резервуаров предпочтительно изготавливают путем сборки набора заранее изготовленных панелей. В соответствии с известными технологиями каждая из заранее изготовленных панелей имеет форму прямоугольного параллелепипеда, причем на виде сверху первичный изолирующий элемент 20 и вторичный изолирующий элемент 40 имеют форму, соответственно, первого прямоугольника и второго прямоугольника, стороны которых расположены в большей или меньшей степени параллельно, причем длина и/или ширина первого прямоугольника меньше соответствующих параметров второго прямоугольника, что обеспечивает возможность установки периферического бортика. Периферические бортики смежных вторичных изолирующих элементов 40 и боковые стенки первичных изолирующих элементов 20 ограничивают пазы 24, которые могут распространяться на всю длину, ширину или высоту резервуара. Для обеспечения непрерывности первичного изолирующего слоя 20 в пазы 24 вводят бруски 25. Для обеспечения непрерывности вторичной мембраны 30 на уровне соединения между двумя смежными панелями перед установкой указанных брусков 25 указанные периферические бортики покрывают полосой 35 гибкого полотна, содержащей, по меньшей мере, один непрерывный тонкий металлический лист. Установка таких отдельных панелей требует крайне строгого соблюдения правил работы и высокой точности монтажа для обеспечения термической изоляции и герметичности резервуара. Наклеивание полосы 35 гибкого полотна и обеспечиваемая данной операцией герметичность стыка между двумя панелями требуют особо высокой точности и надежности для обеспечения устойчивости к различным механическим напряжениям и долговременной прочности. Действительно, резервуары, используемые на таких судах, подвержены воздействию многочисленных нагрузок. Так, охлаждение резервуара перед его наполнением до крайне низких температур, например, порядка -160°С для хранения метана или даже до температур, близких к -170°С, может приводить к возникновению напряжений, вызванных неравномерным термическим сжатием конструкционных материалов стенок. Кроме того, судно, находящееся в плавании, подвержено разнообразным напряжениям, например, вызываемым волнением, что может приводить к деформации корпуса судна и, следовательно, вызывать деформацию стенок резервуара. Движения груза могут также создавать нагрузки из-за высокого давления или обратного давления на стенки резервуара. При этом области соединений между смежными панелями представляют собой области, подверженные различным напряжениям растяжения, сжатия и/или сдвига и, следовательно, должны обладать высокой и долговременной механической прочностью во избежание нарушения непрерывности вторичного герметизирующего слоя. Однако в известных решениях такой вторичный герметизирующий слой обладает недостаточной прочностью, в частности, в местах приклеивания полосы гибкого полотна.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков, присущих известным решениям.
В частности, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа, обеспечивающего устойчивость к низким температурам, в частности, с точки зрения воспроизводимости и долговременной прочности при приклеивании полосы гибкого полотна.
Таким образом, для решения поставленной задачи в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления стенки теплоизолированного резервуара для содержания текучей среды, такой как сжиженный газ, встроенного в несущую конструкцию судна, причем стенка содержит первичную герметизирующую мембрану, находящуюся в соприкосновении с продуктом, содержащимся в резервуаре, первичный теплоизолирующий слой, вторичную герметизирующую мембрану и вторичный теплоизолирующий слой, соединенный с несущей конструкцией, причем указанная вторичная герметизирующая мембрана и указанный вторичный теплоизолирующий слой образованы путем сборки заранее изготовленных панелей, помещенных одна рядом с другой, причем между двумя смежными панелями существует просвет, а в пазе над указанным просветом между двух смежных панелей наклеена полоса гибкого полотна для обеспечения непрерывности вторичной герметизирующей мембраны, при этом указанный первичный теплоизолирующий слой образован путем сборки заранее изготовленных панелей, помещенных на панелях с образованием паза над каждым просветом, и в каждом пазе над каждой из полос гибкого полотна установлен в большей или меньшей степени прямоугольный заранее изготовленный брусок, отличающийся тем, что установка указанного бруска включает в себя операции, на которых:
- на нижнюю поверхность указанного бруска наносят две параллельные продольные полосы клея, причем указанные полосы клея разделены продольным центральным зазором без клея,
- указанный брусок, покрытый клеем, наклеивают в пазе на полосу гибкого полотна путем прижимания указанного бруска к указанной полосе гибкого полотна, так что по завершении наклеивания указанный продольный центральный зазор по меньшей мере частично заполнен клеем с образованием в большей или меньшей степени непрерывного слоя клея на нижней поверхности бруска, при этом такой в большей или меньшей степени непрерывный слой клея усиливает клеевое соединение указанной полосы гибкого полотна для обеспечения герметичности вторичной герметизирующей мембраны.
Предпочтительно толщина каждой из продольных полос клея для стандартного бруска при нанесении составляет от 3 мм до 4 мм, предпочтительно составляет от 3,1 мм до 3,6 мм, а в наиболее предпочтительном варианте приблизительно равна 3,4 мм.
Предпочтительно ширина каждой из продольных полос клея при нанесении составляет от 90 мм до 110 мм, а в предпочтительном варианте приблизительно равна 100 мм.
Предпочтительно для стандартного бруска, обращенная к резервуару сторона которого имеет размеры 1000 мм×250 мм, суммарная масса клея составляет от 765 г до 935 г, предпочтительно составляет от 780 г до 920 г, и в наиболее предпочтительном варианте приблизительно равна 850 г.
Предпочтительно для стандартного бруска, обращенная к резервуару сторона которого имеет размеры 720 мм×250 мм, суммарная масса клея составляет от 550 г до 670 г, предпочтительно составляет от 560 г до 660 г, и наиболее предпочтительно составляет порядка 610 г.
Предпочтительно ширина указанного продольного центрального зазора перед операцией наклеивания составляет меньше 20 мм и больше 10 мм.
Предпочтительно после операции наклеивания по меньшей мере 50%, а в предпочтительном варианте по меньшей мере 75% исходной площади продольного центрального зазора заполнено клеем.
Предпочтительно указанный клей, используемый для наклеивания брусков на полосах гибкого полотна, представляет собой полимеризующийся клей типа двухкомпонентного эпоксидного клея.
Краткое описание чертежей
Эти и другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более ясны из нижеследующего описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют примеры осуществления изобретения, не накладывающие каких-либо ограничений. На чертежах:
- на фиг.1 схематически представлена в разрезе стенка резервуара, к которой может быть применено настоящее изобретение,
- на фиг.2 представлена в увеличенном масштабе подробная схема части, заключенной в рамку на фиг.1,
- на фиг.3 и 4 представлены виды, аналогичные фиг.1, соответственно до и после установки бруска, и
- на фиг.5 схематически изображена в плане нижняя поверхность бруска после нанесения клея, но до сборки.
Осуществление изобретения
Изобретение может быть применено к стенке резервуара, представленной на фиг.1 и описанной выше. Более конкретно, оно касается приклеивания брусков 25 в пазах 24, образованных между панелями В первичного теплоизолирующего слоя 20, над каждой из полос 35 гибкого полотна, обеспечивающих непрерывность вторичной герметизирующей мембраны 30. В соответствии с неожиданными результатами долгих исследований и многочисленных испытаний авторы изобретения констатируют, что характеристики клеевого соединения данных брусков 25 оказывают влияние на прочность клеевого соединения полосы 35 гибкого полотна.
Таким образом, поскольку после приклеивания бруска 25 слой клея данного бруска в большей или меньшей степени непрерывен, в соответствии с изобретением данный в большей или меньшей степени непрерывный слой клея разгружает и усиливает клеевое соединение 36 полосы 35 гибкого полотна, в частности, в условиях больших напряжений.
В соответствии с изобретением вклеивание брусков 25 в пазах 24 включает в себя операции, на которых на нижнюю поверхность бруска 25 наносят две параллельные продольные полосы клея, имеющие в большей или меньшей степени прямоугольную форму, сохраняя между ними продольный центральный зазор 28, ширина которого составляет предпочтительно менее 20 мм и более 10 мм. В предпочтительном варианте периферический бортик 29 делают скошенным, в частности, для обеспечения циркуляции азота. Полосы 26, 26' клея предпочтительно наносят с использованием машины, чтобы обеспечить нанесение на каждый из брусков полос клея, по существу, одинаковых размеров (ширины, длины и толщины), а также содержание одинакового количества клея на брусках.
Бруски 25 могут иметь различные размеры, однако предпочтительно используют бруски двух основных типов.
Так, при использовании стандартного бруска размером 1000 мм×250 мм клей наносят в количестве 850 г±10% (т.е. от 765 г до 935 г), в предпочтительном варианте - 850 г±8% (т.е. от 780 г до 920 г), а в наиболее предпочтительном варианте - приблизительно 850 г.
При использовании стандартного бруска размером 720 мм×250 мм клей наносят в количестве 610 г±10% (т.е. от 550 г до 670 г), в предпочтительном варианте - 610 г±8% (т.е. от 560 г до 660 г), а в наиболее предпочтительном варианте - приблизительно 610 г.
При нанесении клея толщина каждой из полос 26, 26' клея при использовании стандартного бруска составляет от 3 мм до 4 мм, в предпочтительном варианте составляет от 3,1 мм до 3,6 мм, а в наиболее предпочтительном варианте приблизительно равна 3,4 мм.
Ширина каждой из полос 26, 26' клея составляет от 90 мм до 110 мм, а в предпочтительном варианте приблизительно равна 100 мм.
Следует отметить, что размеры полос и масса наносимого под каждым бруском клея не могут быть увеличены неограниченно, т.к. чрезмерное количество клея препятствовало бы установке указанных брусков 25. Действительно, бруски должны быть установлены заподлицо с элементами первичного теплоизолирующего слоя 20 на уровне внешней поверхности. При наличии на нижней поверхности чрезмерного количества клея он может выталкивать брусок вверх, создавая нежелательные неровности на поверхности, на которую должна ложиться первичная герметизирующая мембрана 10 из инвара или нержавеющей стали. Нанесение клея на всю нижнюю поверхность бруска 25 также невозможно, т.к. это препятствовало бы распространению клея в боковых направлениях, что вызывало бы тот же негативный эффект вертикального выталкивания бруска. Таким образом, формы, размеры и масса полос 26, 26' клея точно рассчитаны так, чтобы, с одной стороны, обеспечить образование, по существу, непрерывного слоя клея после склеивания, а с другой стороны, исключить риск нанесения чрезмерного количества клея, которое препятствовало бы установке бруска и блокировало бы циркуляцию азота.
При установке бруска 25 с нанесенным на него клеем его прижимают к полосе 35 гибкого полотна, расположенной на дне паза 24, над просветом 45, имеющимся между двумя смежными панелями А. Такое давление приводит к раздавливанию полос 26, 26' клея, в результате чего клей распространяется в боковых направлениях как вовне, так и внутрь, т.е. в центральный зазор 28. По окончании сборки в соответствии с изобретением данный центральный зазор должен быть по меньшей мере частично заполнен клеем, который в предпочтительном варианте покрывает по меньшей мере 50%, а в наиболее предпочтительном варианте - 75% его исходной площади. Таким образом, получают в большей или меньшей степени непрерывный слой клея. Даже при наличии остаточных изолированных точечных областей, не покрытых клеем, было показано, что создание в большей или меньшей степени непрерывного слоя клея над полосой 35 гибкого полотна позволяет обеспечить значительное повышение ее прочности, в частности, области ее клеевого соединения 36, которое приобретает определенную устойчивость к наиболее сильным напряжениям. Напротив, было показано, что при приклеивании брусков 25 без образования непрерывного слоя клея полоса 35 гибкого полотна может быть недостаточно прочной и, в частности, возможно ее отсоединение, вызывающее возникновение течей во вторичной герметизирующей мембране.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг.2, слой 36 клея, используемый для приклеивания полосы 35 гибкого полотна может несколько выступать за пределы указанной полосы 35 гибкого полотна. В таком случае, при приклеивании бруска 25 клей 26, 26' бруска 25 приходит в соприкосновение с клеем 36 полосы 35 гибкого полотна. Такое взаимодействие между слоями клея также выгодно постольку, поскольку клей бруска образует после приклеивания в большей или меньшей степени непрерывный слой клея.
Клей, используемый для приклеивания брусков 25, предпочтительно представляет собой полимеризующийся клей типа двухкомпонентного эпоксидного клея, образованного из смолы и отвердителя.
Специалистам в данной области должно быть очевидно, что в способ по изобретению, описанный выше на одном из примеров его осуществления, могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки настоящего изобретения, определенные прилагаемыми пунктами формулы изобретения.