JP3793592B2 - 液化天然ガス用球形タンク等の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、板厚２０ｍｍ〜７０ｍｍのアルミニウム板で大型の基本的に球形の液化天然ガス用タンク等を製造する方法、およびこの方法で製造された球形液化天然ガス用タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化天然ガス（ＬＮＧ）用の容器式（ｖｅｓｓｅｌ−ｂｏｒｎ）タンクの製造は、大きく且つ厚いアルミニウム板どうしの溶接および球形液化天然ガス用タンクの一部とするための成形を含む。同じ式のタンクは、液化天然ガスおよび他の物質の貯蔵のための容器と同様に他にも使用され得る。製造費の大部分は溶接費であるので、できるだけ大きな板ブランクが使用されねばならない。この種の大きな板ブランクおよび溶接された板組立体どうしの更に他の溶接による結合は、全ての溶接結合が高い品質でなされねばならないためにきつい作業である。板および板組立体もまた適当な最終結果を達成するために形状および寸法が正確でなければならない。
【０００３】
アルミニウム板製の球形の大型液化天然ガス用タンクの製造に係わる公報ＥＰ５７０２１２号は、幾枚かの板どうしを溶接した後で板組立体を成形型にて球形面の一部となるように成形し、このように成形した板組立体を以降の製造段階で使用することを開示している。しかしながら、成形型で板組立体を曲げ加工するとき、板組立体は多少延びてしまい、これが片面当たり１回の移動で溶接を行う最新式の高電力ＭＩＧ溶接装置の使用を困難にしている。何故ならば、溶接溝およびそのルートに形状欠陥が生じているからである。
【０００４】
いわゆるトラクタ式溶接キャリッジによって互いに溶接されて大きな板組立体となされる板製の球形タンクを製造することも知られている。しかしながら、この種の装置を使用する場合、特に開始時および仕上げ時に困難さおよび時間の浪費が生じる。トラクタ式溶接装置で成形板どうしを互いに溶接する周知の製造方法は、組み立てステーションを倍の数ほど必要とする。多くの方法に含まれる検査によれば、またそれ自体の成形のために、特別な注意がこの作業の自動化および仕上げ製品の寸法精度に与えられねばならないために、成形の前に溶接による余盛りの除去が必要である。
【０００５】
本発明の目的は、球形の大型液化天然ガス用タンクの製造の自動化を高度に達成すること、および溶接および製造された球形タンクの両方の品質を改善することである。
【０００６】
本発明のこの目的は、請求項１に記載されたように達成される。球形の大型液化天然ガス用タンク等は２０ｍよりも大きい、更に４０ｍよりも大きい直径を有する。通常は肉厚が２０〜７０ｍｍのアルミニウム板で製造される。これらの板は溶接時には治具および吸引固定装置で固定される。本発明によれば、大きな平板組立体は調整可能且つ固定可能な橋門即ちポータル（ｐｏｒｔａｌ）を備えた操作装置を使用して平板を下向き溶接等により溶接して形成される。この操作装置は、溶接装置に加えてアルミニウム板上の不純物や酸化層を除去するために溶接溝をブラシ掛けする装置を含む。酸化層の除去は溶接欠陥のリスクを低減する。溝ブラシ掛け装置は溶接装置の前方を、最も好ましくは溶接装置から０．５ｍの距離を隔てて、溶接溝に沿って移動される。この操作装置はまた余盛りを除去するためのミリングカッタ（ｍｉｌｌｉｎｇ ｃｕｔｔｅｒ）も備えている。このミリングカッタは溶接装置の後を溶接溝の方向へ移動して、溶接直後に余盛りを除去する。このミリングカッタは操作装置の一部であるので、切断の再現性は優れており、正確且つ高速である。板および溶接された板組立体は、特定の球形液化天然ガス用タンクに適当な所定の寸法形状にプラズマ切断されるが、機械削り代即ち仕上げしろが残される。何故ならば、後段の溶接のために曲げ加工された板組立体の縁部の機械加工が成形ミリングカッタで行われるからである。良好な溶接を行うために、また結合されるプレートの相容性の縁部を達成するために、溝および滑らかな溝面の突起の正確な形成が重要である。球形面の形状に曲げ加工された２枚の板組立体の結合は、操作装置およびミリングカッタ装置を使用して平坦な突き合わせ溶接等で行われる。製造される球形の液化天然ガス用タンクは最終的に建設現場で大きな部分が組み立てられる。
【０００７】
アルミニウム板は、肉厚に拘かわらずに片面につき１回だけ移動される操作装置を使用して互いに溶接される。このために、高電力溶接装置が使用される。板組立体を回転させて上面を下にして、これにより他側の溶接が達成されるようにするために、固定回転装置が備えられている。作業の高速化のためには、ラインにおける２つの操作装置の間に回転装置が配置される製造ラインを構成することが有利である。
【０００８】
平板どうしを溶接して大きな板組立体とするために、平板を保持する吸引固定装置が傾動されて溶接方向における溝の傾斜が４°〜７°、好ましくは約５°の角度で上方へ向かうようになされる。これにより高電力装置の使用が可能となって１回の移動により片側での溶接が完了できるようになる。何故ならば、溶接溝が僅かに傾斜された位置で完全な溶融制御を容易に達成できるからである。
【０００９】
後段の溶接のために球形の一部となるように曲げ加工された板組立体は傾動可能なテーブルに固定され、このテーブルにより溶接点における板組立体の傾斜が４°〜７°、好ましくは５°の角度で溶接方向において上方へ向かうように設定されるのであり、溶接の間はこの傾動テーブルは絶えず調整される。これにより高電力溶接装置の使用が可能となり、上述した理由により１回の移動で片側での溶接結合が完了可能となる。
【００１０】
球形の一部となされた少なくとも２枚の板組立体を、主として円形リングの形状をしている支持装置で支持することが有利である。次に凸状側あるいは凹状側が溶接のために上向きにされてもよい。この円形リングは、その直径が良好な支持を行えるようにできるだけ大きく、しかし組立体としてのプレートが全体的としてそれをおおうように小さく寸法決めされねばならない。容易に調整でき、また凸状または凹状の板組立体に適当な垂直状態に加工材を固定可能な板組立体に向かう吸着ヘッドを備えた周知の吸引固定装置も使用できる。
【００１１】
支持組立体の中央面積部分の支持構造部の高さは、溶接する板組立体が凹状面または凸状面を上にして位置されるならば調整可能である。好ましい実施例によれば、上述の円形リングの中央位置の支持構造部は、例えば約１２５０ｍｍの直径の小さな円形リングを含み、その高さは板組立体の凸状面または凹状面を支持するように調整可能である。他の方法は、円形リングの中央面積部分に上方へ向かう凸状の好ましくは球形面の一部の形状を有する全体的な支持面積部分を備えることである。溶接する板組立体は、適当な高さに調整することでこの面積部分で支持される。凹状面が上方へ向いた板組立体を溶接するために、中央支持面積部分に上方へ向かって凹状の中間構造体を配置して、その上面で板組立体の中央面積部分を支持するようにできる。
【００１２】
アルミニウム板の溶接縁部は整形ミリングカッタで前処理されて準備され、このミリングカッタは溝のルート部および両側を同時に整形する。比較的大きな直径の円筒形ディスクカッタが使用される。このディスクカッタは直線に沿い、溶接ルート面が一方の板を他方の板に対して容易に位置決めできるようにする対板角度でもって移動して、これにより隣接するルート面の間に実質的な間隙が生じないようにされることが重要である。不規則性が生じたならば、ルート面間の約１ｍｍの間隙は許容できる。
【００１３】
本発明はまた、本発明の方法を利用して製造された板部材を使った球形の大型液化天然ガス用タンク等にも関する。
【００１４】
以下に、本発明は添付図面を参照して更に完全に説明される。
【００１５】
【実施例】
図面において、ステーション１は溶接操作装置であり、この装置は回転装置２および他の溶接操作装置３とともに板組立体を成形するための平板を結合する製造ラインを構成している。ステーション１で、既に所望の僅かにテーパー形に切断されている平板４および５が溶接されて結合される。溶接する板の縁部６および７は円筒形カッタで機械加工されて、ルート面を有する溶接溝を形成されている。橋門即ちポータル（ｐｏｒｔａｌ）８がそれに沿って移動可能な溶接装置９を担持している。橋門８は４°〜７°ほど傾斜している。この傾斜は調整でき、また固定できる。５°の傾斜角度が普通である。橋門８の下側には板４および５を所定位置にしっかり保持する吸引固定装置（詳細には図示せず）が配置されている。この吸引固定装置もまた溶接のために傾斜されており、溶接溝は橋門８に平行とされる。他の部分は図４に更に詳細に示されている。
【００１６】
第２の溶接操作装置３は、ステーション１と同様な橋門８ａと、溶接装置９ａとを含む。ステーション３で、板４および５の第２面の溶接が行われる。ステーション３を使用せずに、ステーション２で板組立体の上面を下にするように回転させた後に板組立体４、５の両面をステーション１で溶接することも可能である。
【００１７】
図２は、図３で更に詳細に示されている支持固定装置を含む傾動可能な溶接テーブルの３つの実施例１２ａ，１２ｂおよび１２ｃを示している。テーブル１２ａは、球形面の一部をなすように曲げ加工された板組立体４＋５と他の同様な板組立体１４＋１５との溶接のために使用されている。操作装置１６はピラー（ｐｉｌｌａｒ）１９上を垂直に移動可能な水平ビーム２０上に溶接装置１７を支持しており、ピラー１９はガイド１８ａおよび１８ｂ上を水平に移動できる。板組立体４＋５，１４＋１５はテーブル１２ａ上に配置され、このテーブルは少なくとも±２０°、好ましくは±３０°にわたり水平位置から傾動できる。これにより溶接全体に沿って溶接溝が水平面に対し４°〜７°の角度とされることを可能にする。
【００１８】
板組立体４＋５，１４＋１５はテーブル１２ａ上に吸引固定装置で固定される。板の縁部２１および２２で形成される溶接溝はガイド１８ａおよび１８ｂに上から見て平行に設定される。テーブルの傾動は絶えず調整され、溶接が常に約５°の角度で上方へ向かって傾斜した溝内で行われるようにされる。溶接作業の間、ピラー１９はガイド１８ａおよび１８ｂ上を移動する。ガイド１８ａおよび１８ｂおよび溶接溝の間の平行度にずれが生じたならば、溶接装置１７をビーム２０上を移動させることによって補正する。溶接溝からの溶接装置１７の距離はビーム２０をピラー１９に沿って垂直に移動させることで調整される。
【００１９】
操作装置１６は溶接煙を排除するための装置および溝クリーニング装置を備え、また溶接の余盛りを除去するミリング装置を備えることが好ましい。溶接結合を監視する品質監視装置を備えることもできる。
【００２０】
傾動可能なテーブル１２ｂは矢印１１および１３で示されるように傾動可能にする２つの横方向に配置された傾動軸を有する。テーブル１２ｂは特に球形タンクの上側および下側キャップ（ｃａｌｏｔｔｅ）の板組立体用に意図されている。これらのキャップは板部分２３，２４，２５および２６を含む。テーブル１２ｂの溶接装置１７ｂは装置１７と同じ運動自由度を有している。テーブル１２ｂの２つの傾動軸は加工材の固定を解放することなく全ての溶接を実施できるようにする。
【００２１】
テーブル１２ｃ上の溶接部片は溶接装置１７で溶接されることを意図される。テーブル１２ｃはテーブル１２ａの代替例である。加工材の支持固定手段は符号２９，３０，３０ｂおよび３１ｂで示されており、以下に図３を参照して説明する。
【００２２】
図３は球形面の一部をなす加工材の凹状面または凸状面を支持する傾動可能なテーブル１２ｃ上に配置された固定支持装置を示している。主支持部材は円形リング２９であり、その直径は、約４０ｍの直径の球形タンクの部分を製造するときには約１０ｍとされる。支持リング２９の中央部には、支持部材３０ｂを含む支持部３０が配置され、これは板組立体の凸状面を溶接するときに使用される。対応する下側支持部３０ａは板組立体の凹状面が溶接されるときに使用される。垂直方向に調整できる吸引固定装置３１ａ、３１ｂは、支持部２９に対して板組立体を押圧するために使用される。中央支持構造部３０ａ、３０ｂの代わりに、リング２９よりも小径の他の環状支持部が使用される。この支持部は垂直方向に調整されて、支持される板の凹状または凸状に適合するようになされる。
【００２３】
図４は、例えばローラー３２から供給される溶接ワイヤーを使用する高電力ＭＩＧ溶接装置のような溶接装置の補機を示している。溶接溝から不純物および有害粒子を排除するための回転ブラシ３３とされたクリーニング装置が備えられている。ブラシ３３で除去された物質は、その物質の除去のために空気流が保持されたパイプ３４に吸入される。溝センサー装置３５がブラシ３３と溶接装置との間に配置されている。余盛りを除去するためにカッタ３６が備えられている。切断片はパイプ３７を通して吸入される。同様な吸引パイプ３８が溶接点３９にて発生する溶接煙を排除する。
【００２４】
球形タンクの板の肉厚は２０〜７０ｍｍとされ、これより厚い板がタンクの上部に使用される。溶接溝は二重の対称的に配置されたＶ溝を含み、この溝はルート面を有する。ルート面積部分は板の肉厚の約４０〜５０％までとされる。溝角度は薄い板の場合の約９０°から厚い板の場合の約７０°まで変化する。
【００２５】
本発明は図示実施例に制限されることはなく、幾つかの変形例が特許請求の範囲の範囲内でなし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】平板を結合するために構成された本発明による製造装置を示す概略斜視図。
【図２】方法を適用するための球形面の一部をなす板組立体を結合するために構成された本発明による製造装置を示す概略斜視図。
【図３】球形面の一部をなす組立体を溶接する固定支持装置を示す概略図。
【図４】操作装置の各部分を示す概略図。
【符号の説明】
１ ステーション
２ 回転装置
３ 溶接固定装置
４、５ 平板
８ 橋門
１２ａ〜１２ｃ テーブル
１６ 操作装置
１７ 溶接装置
２３〜２６ 板部材
２９ 円形リング
３１ 固定吸引装置
３３ ブラシ
３６ カッタ

Claims (10)

1. 板厚２０ｍｍ〜７０ｍｍのアルミニウム板で大型の基本的に球形の液化天然ガス用タンク等を製造する方法であって、
   第１段階として、調整可能且つ固定可能な橋門を含み、溶接溝のブラシ掛け装置および余盛り除去用ミリングカッタも含む溶接装置による制御された下向き溶接で平板どうしを溶接して大きな平板組立体を形成し、
   第２段階として、溶接した平板組立体を仕上げしろのほかは球形タンクの構造パターンとなるように所望形状に切断し、
   第３段階として、この平板組立体を球形の一部の形状となるように曲げ加工し、
   第４段階として、この板組立体の縁部を次の溶接段階で適当とされる形状となるようにミリングカッタで整形し、
   第５段階として、傾動支持構造部を含む操作装置を使用して下向き溶接等で２つの曲げ加工された板組立体どうしを接合することを特徴とする球形タンク等の製造方法。
2. アルミニウム板はその肉厚に拘かわらずに片面当たり１回の移動だけにより、また板回転装置とともに板組立体を製造するための製造ラインを形成する２つの別個の操作装置により、互いに溶接されることを特徴とする請求項１に記載の球形タンク等の製造方法。
3. ブラシ掛け装置が溶接装置の前方を、溶接装置から約０．５ｍの距離で、溶接溝に沿って移動するように配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の球形タンク等の製造方法。
4. 余盛りを除去するミリングカッタが溶接装置の後方にて溶接方向へ移動するように配置されたことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の球形タンク等の製造方法。
5. 第１段階において吸引固定装置が板を保持し、該装置は溶接点における溶接溝が水平面に対して４°〜７°の角度で溶接方向において上方へ向かうように傾動されることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の球形タンク等の製造方法。
6. 第５段階において溶接される板組立体は傾動テーブル上に固定され、該テーブルにより溶接点における溶接溝の向きが４°〜７°の角度で溶接方向において上方へ向かうように設定されることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の球形タンク等の製造方法。
7. 第５段階において傾動テーブルは溶接する板組立体をその凹側と同様に凸側で支持できるようにする大きな環状部材によって支持する支持固定装置を含むことを特徴とする請求項６に記載の球形タンク等の製造方法。
8. 高さ位置を調節する手段を含む付加的な支持構造部が環状支持部材の中央面積部分に備えられたことを特徴とする請求項７に記載の球形タンク等の製造方法。
9. 第２段階後、溶接する板組立体の縁部が整形ミリングカッタで仕上げしろを除去することで仕上げられ、該ミリングカッタは同時に溶接ルート面と溶接溝の両側とを形成するために縁部を整形することを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の球形タンク等の製造方法。
10. 請求項１から請求項９までの何れか１項に記載の方法を利用して製造される板組立体で組み立てられたことを特徴とする大型の球形の液化天然ガスタンク。

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