Устройство для ремонта вертикальной стенки стального резервуара
STEEL TANK VERTICAL WALL REPAIR DEVICE

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, используемым при проведении ремонта резервуаров, а более конкретно к устройствам для ремонта стенки вертикального стального резервуара.
Известно устройство для ремонта стенки вертикального стального резервуара, изготовленного методом рулонирования (патент RU № 2584709, МПК Е04G 23/02, E04H 07/04, опубл. 20.05.2016 Бюл. № 14), включающее в себя держатель вставки, причем держатель вставки содержит временную монтажную опору, неподвижно присоединяемую к вставке, и приспособление для регулирования кривизны вставки, выполненное в виде основания, на котором размещены средства фиксации краев вставки, причем средства фиксации краев вставки выполнены с возможностью поворота и фиксации краев вставки относительно основания, а по меньшей мере одно средство фиксации краев вставки выполнено с возможностью продольного перемещения относительно основания.
Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-за возможности ремонта только цилиндрических резервуаров, изготовленного методом рулонирования, и сложность устройства из-за наличия большого количества точно подгоняемых деталей и большого количества предварительных сварочных работ.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для ремонта вертикальной стенки стального рулонированного резервуара (патент RU № 2553804, МПК Е04G 23/02, опубл. 20.06.2015 Бюл. № 17), включающее в себя металлическую опору, металлическая опора выполнена в виде соединенных между собой вертикальных стоек и горизонтальных балок, собранных в единую силовую раму, предназначенную для установки и закрепления внутри стального рулонированного резервуара, а вертикальные стойки в верхней части резервуара выполнены с возможностью крепления к опорному кольцу стального рулонированного резервуара болтовым соединением, а в нижней части резервуара выполнены с возможностью крепления через стакан, приваренный к окраечному листу, а металлическая опора включает в себя фиксирующие анкера, расположенные по периметру ремонтной зоны перпендикулярно вертикальным стойкам и горизонтальным балкам и предназначенные для закрепления на вертикальной стенке рулонированного резервуара листа, при этом количество вертикальных стоек и горизонтальных балок выбирается в зависимости от площади ремонтной зоны листа, а металлическая опора включает в себя средство перемещения фиксирующих анкеров относительно вертикальных стоек, горизонтальных балок и вертикальной стенки резервуара.
Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-за возможности ремонта только резервуаров, изготовленного методом рулонирования, и сложность устройства из-за крупногабаритной тяжелой конструкции на всю высоту резервуара с большим количеством деталей и большого количества предварительных сварочных работ.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции устройства для ремонта вертикальной стенки стального резервуара, позволяющего ремонтировать нарушения вертикальных стенок металлических резервуаров любой конструкции, высоты и кривизны, а также имеющей простую и надежную конструкцию, так как имеет небольшие размеры с минимумом подвижных деталей и, как следствие, низкую материалоемкость.
Техническая задача решается устройством для ремонта вертикальной стенки стального резервуара, включающим металлическую раму в виде соединенных между собой стоек и горизонтальных балок, предназначенную для установки и закрепления внутри болтовым соединением стального листа.
Новым является то, что концы двух стоек жестко соединены с средней частью верхней балки и концами нижней балки на расстоянии, позволяющем установить между балками стальной лист, при этом верхняя балка выполнена П-образной с заостренным снаружи свободным концом взаимодействующим со стальным листом для удобства установки его внутрь рамы, а нижняя – Г-образной с открытой горизонтальной полкой, оснащенной резьбовыми отверстиями по концам, болтовое соединение выполнено в виде двух болтов с заостренными концами со стороны резьбы и шайбой, вкручиваемых в соответствующие резьбовые отверстия нижней балки для фиксации стального листа внутри рамы, причем середина верхней балки сверху и концы нижней балки сбоку оборудованы проушинами для крепления гибких тяг.
Новым является также то, что диаметр шайб подбирают с возможностью практически одновременной опоры их и средней части нижней балки на вертикальную стенку резервуара в месте установки листа металла.
На фиг. 1 изображено устройство спереди с зафиксированным листом с частичным разрезом.
На фиг. 2 изображено устройство с зафиксированным листом вид слева при взаимодействии с резервуаром.
На фиг. 3 изображено устройство сзади с зафиксированным листом.
На фиг. 4 изображен вид А фиг. 2.
Устройство для ремонта вертикальной стенки 1 (фиг. 2 и 4) стального резервуара 2 включает металлическую раму 3 (фиг. 3) в виде соединенных между собой стоек 4 и горизонтальных балок 5 и 6, предназначенную для установки и закрепления внутри болтовым соединением 7 (фиг. 1 – 3) стального листа 8. Концы двух стоек 4 (фиг. 3) жестко соединены с средней частью верхней балки 5 и с концами нижней балки 6 на расстоянии, позволяющем установить между балками 5 и 6 стальной лист 8. При этом верхняя балка 5 (фиг. 2) выполнена П-образной с заостренным снаружи свободным концом 9 взаимодействующим со стальным листом 8 для удобства установки его внутрь рамы 3, а нижняя 6 – Г-образной с открытой горизонтальной полкой 10, оснащенной резьбовыми отверстиями 11 (фиг. 1) по концам. Болтовое соединение 7 выполнено в виде двух болтов с заострением 12 со стороны резьбы и шайбами 13, вкручиваемых в соответствующие резьбовые отверстия 11 нижней балки 6 для фиксации стального листа 8 внутри рамы 3. Середина верхней балки 5 сверху и концы нижней балки 6 сбоку оборудованы соответствующими проушинами 14 (фиг. 1 и 3) и 15 для крепления гибких тяг (не показаны). В случаях проведения работ на изогнутой вертикальной стенке 1 (фиг. 4) диаметр D шайб 13 подбирают с возможностью практически одновременной опоры их (фиг. 4) и средней части полки 10 (фиг. 3) нижней балки 6 на вертикальную стенку 1 (фиг. 4) резервуара 2 в месте установки 16 (фиг. 2) листа металла 8, то есть зазор (не показан) между средней части полки 10 и изогнутой вертикальной стенкой 1 (фиг. 4) резервуара не превышает толщину листа 8 (фиг. 3).
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работу устройства, на чертежах (фиг. 1 – 4) не показаны или показаны условно.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно определяют вертикальную стенку 1 (фиг. 2 и 4) резервуара 2, на которой выявили нарушение целостности (ржавчина, механическое повреждение или т.п.), имеет кривизну или нет. Если вертикальная стенка 1 резервуара 2 не имеет кривизны, то шайбу 13 (фиг. 1) берут диаметром D, чтобы она не выходила за пределы горизонтальной полки 10 (фиг. 2) нижней балки 6 рамы 3, а если – имеет кривизну, то шайбу 13 (фиг. 1) берут диаметром D, чтобы она выходила за пределы горизонтальной полки 10 (фиг. 2) нижней балки 6 рамы 3 на расстояние L (фиг. 4), обеспечивающее практически одновременную опору шайбы 13 и средней части полки 10 (фиг. 2) нижней балки 6 на вертикальную стенку 1 (фиг. 4) резервуара 2. Предварительно подготавливают место установки 16 (фиг. 2) на вертикальной стенке 1 резервуара 2 под лист металла 8, для этого в стенке вместе нарушением вырезают окно (часто по шаблону) размером на 1 – 2 мм с каждой стороны большее (в зависимости от типа сварки – авторы на это не претендуют), чем сам лист металла 8. С внутренней стороны места установки 16 фиксируют (сваркой, анаэробным клеем, болтами или т.п – авторы на это не претендуют) сверху и снизу по периметру ограничители (не показаны), исключающие провал листа металла 8 внутрь резервуара 2. На нижнюю кромку места установки 16 прикрепляют проставки (не показаны) толщиной предполагаемого сварного шва (1 – 2 мм). В качестве проставок могут быть использования П-образные скобы или короткие штыри, привариваемые к ограничителям. Авторы на виды проставок и места их установки не претендуют. Металлический лист 8 и раму 3 доставляют на транспорте к месту установки – к резервуару 2 с подготовленным местом установки 16. Извлекают лист металла 8 и раму 3, П –образную верхнюю балку 5 заостренным концом 9 (для удобства установки особенно если лист 8 лежит на поверхности) надевают на верхний край металлического листа 8. При этом полка 10 нижней балки располагается ниже нижнего конца металлического листа 8, при помощи подручных инструментов (лом, монтажка или т.п.) этот конец листа 8 задвигают внутрь полки 10 нижней балки и фиксируют болтами соединения 7 с шайбами 13, вкручиваемых в резьбовые отверстия 11 (фиг. 1) нижней балки 6. Заострение 12 болтов соединения 9 позволяет вправить нижний конец металлического листа 8 внутрь полки 10 (фиг. 2) нижней балки 6, если он не до конца был вставлен. При помощи верхней 14 (фиг. 1 и 3) и/или боковых 15 проушин раму 3 с металлическим листом 8 доставляют к резервуару 2 (фиг. 2). В верхнюю проушину 14 (фиг. 1 и 3) вставляют крюк или карабин гибкой тяги (канат, трос, силовая лента или т.п.) подъемника (не показаны). В качестве подъемника может быть использованы подъемный кран, лебедка, крепящаяся на крыше резервуара 2, или вороток (для легких листов 8 с рамой 3) со штурвалом и фиксатором положения, основание которого приварено выше места установки 8 на вертикальной стене 1. На вид и место установки подъемника авторы не претендуют. Боковые проушины 15 при помощи крюка или карабина и гибкой тяги соединены с регулятором натяжения (не показаны). В качестве регулятора натяжения могут использоваться электрические лебедки с регулируемым тормозом на раскручивание или работники, удерживающие вручную гибкие тяги. На вид регулятора натяжения авторы не претендуют. Регуляторы натяжения устанавливают по обе стороны места установки 16 (фиг. 2) вдоль вертикальной стены 1 резервуара 2 примерно симметрично с возможностью создать усилие прижатия балок 5 и 6 рамы 3 стенке 1.
При помощи подъемника за верхнюю проушину 14 (фиг. 1 и 3) раму 3 поднимают вверх, а при помощи боковых проушин 15 регулируют натяжение, которое препятствует раскачиванию и вращению рамы 3 под действием ветра. При помощи подъемника и регуляторов натяжения раму 3 (фиг.2) с металлическим листом располагают напротив места установки 16, а верхнюю плоскость полки 10 в уровень проставок или чуть выше. При помощи боковых проушин 15 (фиг. 1 и 3) и регуляторов натяжения гибкими тягами нижнюю балку 6 (фиг. 2) прижимают к вертикальной стенке 1 резервуара 2, болты соединения 7 выкручивают, освобождая нижний край металлического листа 8, и через проем между стойками 4 (фиг. 3) нижнюю часть листа по полке 10 (фиг. 2) и проставкам вталкивают в место установки до упора листа 8 в нижние ограничители.
Рассмотрим два примера.
Пример 1.
Для плоской стены 1 резервуара 2 раму 3 приподнимают до выхода верхнего края металлического листа 8 из П-образной верхней балки 5. После чего при помощи боковых проушин 15 (фиг. 1 и 3) и регуляторов натяжения гибкими тягами нижней балкой 6 (фиг. 2) металлический лист 8 прижимают к вертикальной стенке 1 резервуара 2. Верхний край металлического листа 8 при этом выходит под действием прижатия из П-образной верхней балки 5 до верхних ограничителей места установки 16, располагая лист 8 полностью внутри места установки 16. Затем металлический лист 8 местами по периметру (фиг. 3) прихватывают сваркой к краям места установки 16 (фиг.2). Так как стойки 4 расположены под углом к балкам 5 и 6, они не мешают вертикальным швам сварки, а смещенные вверх балки 5 (фиг. 3) и 6 – горизонтальным швам. Далее раму убирают и металлический лист 8 (фиг. 2) в месте установки 16 по периметру обваривается сваркой, швы которой при необходимости зачищают и обрабатывают антикоррозионным покрытием (на виды покрытия авторы не претендуют).
Пример 2.
Для изогнутой вертикальной стены 1 (фиг. 4) резервуара 2 раму 3 приподнимают до упора шайб 13 в прямые концы металлического листа 8, при помощи боковых проушин 15 (фиг. 1 и 3) и регуляторов натяжения гибкими тягами нижней балкой 6 (фиг. 2). Снизу среднюю часть металлического листа 8 прижимают к ограничителям места установки 16 и прихватывают среднюю часть сваркой по нижней кромке места установки 16. После чего прижатие к стенке 1 ослабляют раму приподнимают так, чтобы шайбы 13 (фиг. 4) опирались снаружи на прямые концы металлического листа 8, а верхний край металлического листа 8 вышел из П-образной верхней балки 5. При помощи боковых проушин 15 (фиг. 1 и 3) и регуляторов натяжения гибкими тягами нижней балкой 6 (фиг. 2) концы металлического листа 8 шайбами 13 (фиг. 4) прижимают к нижним ограничителям места установки 16 (фиг. 2) вертикальной стенки 1 резервуара 2. Верхний край металлического листа 8 при этом выходит под действием прижатия из П-образной верхней балки 5 до верхних ограничителей места установки 16, располагая лист 8 практически полностью внутри места установки 16. Затем металлический лист 8 по нижнему краю (фиг. 3) и выше и ниже нижней балки 6 рамы 3 приваривают сваркой к краям места установки 16 (фиг.2). Так как стойки 4 расположены под углом к балкам 5 и 6, они не мешают вертикальным швам сварки, а смещенная вверх нижняя балка 6 – горизонтальному шву. Далее раму 3 приподнимают выше верхнего бокового шва и опять края металлического листа 8 при помощи шайб 13 (фиг. 4) прижимают аналогично описанному выше способу заподлицо к вертикальной стенке 1 (фиг. 2) в месте установки 16. Металлический лист 8 по бокам выше и ниже нижней балки 6 рамы 3 и между первыми боковыми швами приваривают сваркой к краям места установки 16. И так далее до верхних углов металлического листа 8 (фиг. 1 и 3). После чего раму 3 убирают и металлический лист 8 в месте установки 16 (фиг. 2) по верхнему краю приваривается полностью. Все швы сварки при необходимости зачищают и обрабатывают антикоррозионным покрытием (на виды покрытия авторы не претендуют). Таким образом обеспечивают установку металлического листа 8 заподлицо изогнутой вертикальной стены 1 (фиг. 4) резервуара 2.
Количество швов сварки для фиксации и при необходимости герметизации металлического листа 8 в месте установки 16 подбирается специалистами, и авторы на это не претендуют.
Предполагаемое устройство для ремонта вертикальной стенки стального резервуара позволяет ремонтировать нарушения вертикальных стенок металлических резервуаров любой конструкции, высоты и кривизны, при этом ее конструкция проста и надежна, так как имеет небольшие размеры с минимумом подвижных деталей и, как следствие, низкую материалоемкость.