崔萬(wàn)超

摘要：本文以安徽天大石油管材穿孔機(jī)安裝為例，闡述穿孔機(jī)主機(jī)架設(shè)備安裝工藝技術(shù)，以填補(bǔ)企業(yè)在現(xiàn)代熱連軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備安裝的空白。對(duì)今后在無(wú)縫鋼管廠建設(shè)領(lǐng)域工程投標(biāo)、施工組織方面等提供更多的技術(shù)支撐，提高公司在冶金行業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)冶金行業(yè)安裝技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有重大意義。

關(guān)鍵詞：大型無(wú)縫管；穿孔機(jī)；雙機(jī)抬吊；空中對(duì)接；整體下降

前言

目前，隨著化工工業(yè)在中國(guó)的發(fā)展，無(wú)縫鋼管的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，一大批具有國(guó)際先進(jìn)水平和接近國(guó)際先進(jìn)水平的鋼管生產(chǎn)技術(shù)裝備，在鋼管行業(yè)的生產(chǎn)中起到了主導(dǎo)作用。穿孔機(jī)是大型無(wú)縫管生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵設(shè)備，穿孔機(jī)主要設(shè)備包括：穿孔機(jī)主機(jī)座、穿孔機(jī)進(jìn)口臺(tái)、穿孔機(jī)主傳動(dòng)、穿孔機(jī)出口一段、穿孔機(jī)出口二段，設(shè)備總噸位約1000噸。穿孔機(jī)主機(jī)架的安裝是整個(gè)穿孔機(jī)安裝的難點(diǎn)，穿孔機(jī)主機(jī)架具有重量大（入口機(jī)架76噸、出口機(jī)架72噸）、機(jī)架不規(guī)則、兩片機(jī)架對(duì)接難等特點(diǎn)，盡管我國(guó)天津無(wú)縫、鞍鋼無(wú)縫、成都無(wú)縫等企業(yè)都有過(guò)穿孔機(jī)安裝經(jīng)歷，但沒(méi)有形成系統(tǒng)的安裝方法可以借鑒，本文以安徽天大石油管材穿孔機(jī)安裝為例，闡述穿孔機(jī)主機(jī)架設(shè)備安裝工藝技術(shù)，以供借鑒。

1穿孔機(jī)設(shè)備主要技術(shù)特征

（1）穿孔機(jī)雙機(jī)抬吊

安徽天大高級(jí)石油專(zhuān)用管技改項(xiàng)目的穿孔機(jī)設(shè)備，是由中冶賽迪設(shè)計(jì)、太原重型機(jī)械制造有限公司制造，穿孔機(jī)主機(jī)架共兩片，分別重量為76噸和72噸，外型尺寸：4800mmx523mmx5263mm.廠房?jī)?nèi)有起重量為30噸和50噸行車(chē)各一臺(tái)，穿孔機(jī)就位在+6米高架平臺(tái)上，+6米高架平臺(tái)形成后，穿孔機(jī)主機(jī)架無(wú)法使用大型吊機(jī)吊裝就位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，本著經(jīng)濟(jì)適用的原則，決定采用30噸和50噸兩臺(tái)行車(chē)抬吊的吊裝工藝（見(jiàn)圖1）。

（2）穿孔機(jī)機(jī)架空中對(duì)接整體下降

穿孔機(jī)兩片機(jī)架為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，機(jī)架上沒(méi)有吊點(diǎn)，起吊后要用4個(gè)倒鏈調(diào)整機(jī)架水平，兩片機(jī)架就位在平行于軋制線(xiàn)的兩個(gè)軌座上，兩片機(jī)架由8顆M160液壓螺栓連接，而且這8顆螺栓不能在機(jī)架對(duì)接后再對(duì)穿，需要預(yù)先穿進(jìn)一片機(jī)架上，然后在采用平行滑動(dòng)另一片機(jī)架，但是機(jī)架軌座上有8顆M100公用“T”型螺栓，兩片機(jī)架不能落在機(jī)架軌座上對(duì)接，需要采用臨時(shí)措施把兩片機(jī)架空中對(duì)接，然后整體下降。

2穿孔機(jī)主機(jī)架吊裝工藝

2.1穿孔機(jī)吊具設(shè)計(jì)工藝

（1）吊具選型

穿孔機(jī)主機(jī)架分為入口和出口兩片，單重分別為72噸和76噸，廠房?jī)?nèi)可使用的最大行車(chē)為50噸和30噸行車(chē)各一臺(tái)，考慮到兩臺(tái)行車(chē)吊裝設(shè)備時(shí)均為滿(mǎn)負(fù)荷承載，為使吊具自重較輕，以減少行車(chē)的負(fù)載，吊具大梁采用箱形梁結(jié)構(gòu)。

兩臺(tái)行車(chē)靠近時(shí)，兩主鉤的間距現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量為11.15m，考慮到兩行車(chē)大車(chē)行走時(shí)不相撞，又盡可能減少吊具兩銷(xiāo)軸的間距，吊具箱形梁上部銷(xiāo)軸中心設(shè)計(jì)為11.5m，即吊具梁上部受力支點(diǎn)間距為11.5m。

考慮到兩臺(tái)行車(chē)一臺(tái)為50噸，一臺(tái)為30噸，為使兩臺(tái)行車(chē)按最大載荷時(shí)負(fù)載率一致，根據(jù)力矩平衡原理，和吊具自重，計(jì)算出下部吊點(diǎn)距50噸行車(chē)吊點(diǎn)為4.2m。實(shí)際吊裝時(shí)，按最大單鉤重量為76噸計(jì)，吊具按7噸計(jì)，50噸行車(chē)承載51.74噸，30噸行車(chē)承載31.26噸，最大負(fù)載率104.4%。

（2）吊具制作

吊具示意圖見(jiàn)圖2，采用箱形梁焊接制作，面底板20mm厚鋼板，腹板、內(nèi)部筋板12mm厚鋼板，材質(zhì)采用Q345-B鋼板。受拉區(qū)主要焊縫要進(jìn)行超聲波探傷，達(dá)到二級(jí)要求。

（3）吊具箱型主梁、主要吊點(diǎn)強(qiáng)度計(jì)算

注：以下按GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算

a主梁強(qiáng)度：

主梁強(qiáng)度：

主梁承載：G=76×9.8×103N

動(dòng)載系數(shù)K=1.15

主梁長(zhǎng)度：L=11.5m，L1=4.2m，L2=7.3m

主梁承載彎距：M=G×K× L1×L2/L=2.28×106N·m

主梁截面：采用箱形梁結(jié)構(gòu)，Q345-B材料焊接成形（見(jiàn)主梁圖）。

面底板寬B=600mm，厚T1=20mm

腹板高H=910mm，厚T2=12mm

主梁慣性矩：Ix=2×T2×H3/12+2×B×T1×（H/2+T1/2）2=6.7×10-3m4

彎距作用應(yīng)力σ=M×（H/2+T1）/ Ix=162Mpa

Q345-B材料最大許用應(yīng)力[σ]=205MPa

經(jīng)力學(xué)計(jì)算：σ=162Mpa<[σ]，主梁承載強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

b主梁剛度：

主梁承載：G=76×9.8×103N

主梁長(zhǎng)度：L=11.5m，L1=4.2m，L2=7.3m

材料彈性模量E=2.06×1011N/m2

主梁慣性矩：Ix=5.92×10-3m4

撓度ymax=G×L1×（L2-L12）3/2/（9×√3×E×Ix×L）=15.51mm

對(duì)于單次吊裝，箱形梁最大許用撓度[y]=1000L/600=19.2mm

經(jīng)力學(xué)計(jì)算：ymax =15.51mm<[y]，主梁剛度滿(mǎn)足要求。

c下銷(xiāo)軸：

下銷(xiāo)軸承載：F1=76×9.8×103N

動(dòng)載系數(shù)K=1.15

下銷(xiāo)軸直徑：D1=0.12m

下銷(xiāo)軸截面積：A1=ΠD12/4

下銷(xiāo)軸剪應(yīng)力：τ1=KF1/A1=75.8Mpa

45#鍛件銷(xiāo)軸的最大許用抗剪應(yīng)力[τ]=138Mpa

經(jīng)力學(xué)計(jì)算：τ1=75.8Mpa<[τ]，下銷(xiāo)軸剪應(yīng)力滿(mǎn)足要求。

d上銷(xiāo)軸（50噸行車(chē)）：

上銷(xiāo)軸承載：F2= 51.74×9.8×103N（包括吊具自重）

動(dòng)載系數(shù)K=1.15

上銷(xiāo)軸直徑：D2=0.10m

上軸截面積：A2=ΠD22/4

上銷(xiāo)軸剪應(yīng)力：τ2=KF2/A2=74.28Mpa

軸的最大許用抗剪應(yīng)力[τ]=138Mpa

經(jīng)力學(xué)計(jì)算：τ2=74.28Mpa<[τ]，上銷(xiāo)軸剪應(yīng)力滿(mǎn)足要求。

e吊具下銷(xiāo)軸孔下部垂直截面支座板

根據(jù)工作狀況，截面受載，截面尺寸，對(duì)吊具下銷(xiāo)軸處（按截面尺寸最?。┬：酥ё摪宓募魬?yīng)力：

吊具承載：F3= 76×9.8×103N

動(dòng)載系數(shù)K=1.15

支座鋼板總厚度：T3=2×3×0.02=0.12m

下銷(xiāo)軸直徑：D1=0.12m

支座垂直截面長(zhǎng)度L=0.2-D1/2=0.14m

吊片受剪截面積：A3=L×T3

上銷(xiāo)軸剪應(yīng)力：τ3=KF3/A3 =51Mpa

Q345-B材料的最大許用抗剪應(yīng)力[τ]=121Mpa

經(jīng)力學(xué)計(jì)算：τ3=51Mpa<[τ]，吊具下銷(xiāo)軸處支座板剪應(yīng)力滿(mǎn)足要求。

2.2穿孔機(jī)主機(jī)架吊裝注意要點(diǎn)

（1）進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)鋪設(shè)碎石、壓實(shí)，注意大 型平板車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑，所鋪設(shè)的道路要滿(mǎn)足平板車(chē)開(kāi)到指定卸車(chē)位置。

（2）選取和穿孔機(jī)機(jī)架重量相等的管坯76噸，進(jìn)行模擬試吊，首先把管坯吊離底面約500mm高，測(cè)試行車(chē)制動(dòng)情況，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整抱閘，再做同步升降操作，確認(rèn)制動(dòng)情況良好，然后進(jìn)行大車(chē)和小車(chē)前進(jìn)和后退動(dòng)載試驗(yàn)，熟練兩臺(tái)行車(chē)的同步運(yùn)行。

（3）根據(jù)入口側(cè)機(jī)架內(nèi)側(cè)面朝上的裝車(chē)方式，機(jī)架底部應(yīng)先進(jìn)車(chē)間，以此確定運(yùn)載車(chē)是開(kāi)進(jìn)或倒進(jìn)車(chē)間；根據(jù)出口側(cè)機(jī)架內(nèi)側(cè)面朝上的裝車(chē)方式，機(jī)架頂部應(yīng)先進(jìn)車(chē)間，以此確定運(yùn)載車(chē)是開(kāi)進(jìn)或倒進(jìn)車(chē)間的。

（4）機(jī)架翻身在地面上進(jìn)行，機(jī)架底部墊枕木，鋼絲繩通過(guò)機(jī)架窗口兜吊，為了避免鋼絲繩滑動(dòng)損壞設(shè)備，吊點(diǎn)位置設(shè)護(hù)角，起吊時(shí)根據(jù)鋼絲繩的傾斜緩慢移動(dòng)兩臺(tái)行車(chē)大車(chē)，保持設(shè)備垂直起吊，翻好身后用枕木做支撐把機(jī)架水平放穩(wěn)，但不能松鉤，行車(chē)帶力，在機(jī)架另兩角掛兩個(gè)20噸倒鏈來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)架水平，調(diào)好后便可起吊。

3機(jī)架空中對(duì)接、整體下降就位工藝

穿孔機(jī)機(jī)架和以往粗軋機(jī)機(jī)架有很大不同，它是兩片機(jī)架直接對(duì)接，由4個(gè)十字型鍵槽控制對(duì)接精度，由8顆M160對(duì)穿螺栓對(duì)兩片機(jī)架進(jìn)行連接，機(jī)架對(duì)接難點(diǎn)有3個(gè)：

（1）機(jī)架對(duì)接面有4個(gè)十字型鍵槽控制。

（2）8顆連接螺栓必須先預(yù)穿到其中一片機(jī)架上，然后另一片機(jī)架和其連接。

（3）底座和機(jī)架之間有16顆M100“T”型螺栓（見(jiàn)圖3）。綜合以上條件制約，經(jīng)研究分析后決定采用對(duì)兩片機(jī)架進(jìn)行空中對(duì)接，然后整體頂升下降的施工工藝。

M100“T”型螺栓露出底板350，兩機(jī)架對(duì)接軌道支架采用300x200x8x10H型鋼，截取16段400mm長(zhǎng)H型鋼，中間加筋板進(jìn)行加固，預(yù)先放置在底座面上，H型鋼支架下面墊紙板，以免滑動(dòng)時(shí)刮傷底座表面。每片機(jī)架四個(gè)角各放兩個(gè)支座重疊起來(lái)，然后先利用雙機(jī)抬吊就位出口側(cè)機(jī)架，入口機(jī)架就位到臨時(shí)支架后，要對(duì)臨時(shí)放置的機(jī)架進(jìn)行找正、找標(biāo)高，中心線(xiàn)和標(biāo)高都控制在1mm以?xún)?nèi)，找平找正結(jié)束后，對(duì)機(jī)架進(jìn)行臨時(shí)固定，固定機(jī)架4個(gè)“[”字卡，把機(jī)架與底座卡起來(lái)。為防止兩片機(jī)架對(duì)接時(shí)傾翻，在機(jī)架出口側(cè)用10#槽鋼，做斜撐固定。

出口機(jī)架固定好后，把8顆M160液壓螺栓預(yù)先穿入出口機(jī)架內(nèi)，然后吊裝入口機(jī)架，先緩慢把入口機(jī)架靠近出口機(jī)架到同一高度上，慢慢走大車(chē)，由于螺栓的上下活動(dòng)間隙很大，兩側(cè)上下各站一個(gè)人看好液壓螺栓孔，等螺栓穿過(guò)入口機(jī)架側(cè)板后，鋪設(shè)好臨時(shí)支撐軌道降落機(jī)架到支架上，考慮到兩片機(jī)架穩(wěn)定性，把8顆液壓螺母臨時(shí)帶上，使得兩片機(jī)架成為一個(gè)整體。兩片機(jī)架拼裝成整體后，

總重148噸，故主機(jī)架整體下降，利用4個(gè)50噸油壓千斤頂，再穿孔機(jī)主機(jī)架四角各放置一個(gè)千斤頂（見(jiàn)圖4），頂升時(shí)要專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，4個(gè)操作人員要做到步調(diào)一致，用卷尺測(cè)量千斤頂頂桿伸出長(zhǎng)度，使整個(gè)穿孔機(jī)機(jī)架水平穩(wěn)步上升，機(jī)架頂空后，抽出1個(gè)400mm支座，換成小支座，保證支座與穿孔機(jī)機(jī)架底面有100mm間隙，這段間隙改用4塊400x200x20mm鋼板，下降時(shí)必須保證機(jī)架底面與臨時(shí)支座之間的距離不超過(guò)20mm。

4結(jié)束語(yǔ)

穿孔機(jī)主機(jī)架設(shè)備安裝工藝在安徽天大石油管材股份有限公司施工中成功應(yīng)用，獲得了良好的效果。該安裝工藝充分考慮現(xiàn)場(chǎng)條件，因地制宜的設(shè)計(jì)不等抬吊吊具，根據(jù)穿孔機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制作穿孔機(jī)就位專(zhuān)用軌座，解決了大型無(wú)縫管生產(chǎn)線(xiàn)穿孔機(jī)就位的難題。。該安裝工藝節(jié)省材料、人工，縮短工期，可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益，前景十分看好。

參考文獻(xiàn)：

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