崔萬超

摘要：本文以安徽天大石油管材穿孔機安裝為例，闡述穿孔機主機架設備安裝工藝技術(shù)，以填補企業(yè)在現(xiàn)代熱連軋無縫鋼管生產(chǎn)線關鍵設備安裝的空白。對今后在無縫鋼管廠建設領域工程投標、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)的綜合競爭力，推動冶金行業(yè)安裝技術(shù)的不斷進步，具有重大意義。

關鍵詞：大型無縫管；穿孔機；雙機抬吊；空中對接；整體下降

前言

目前，隨著化工工業(yè)在中國的發(fā)展，無縫鋼管的應用越來越廣泛，尤其是進入21世紀以來，一大批具有國際先進水平和接近國際先進水平的鋼管生產(chǎn)技術(shù)裝備，在鋼管行業(yè)的生產(chǎn)中起到了主導作用。穿孔機是大型無縫管生產(chǎn)線的關鍵設備，穿孔機主要設備包括：穿孔機主機座、穿孔機進口臺、穿孔機主傳動、穿孔機出口一段、穿孔機出口二段，設備總噸位約1000噸。穿孔機主機架的安裝是整個穿孔機安裝的難點，穿孔機主機架具有重量大（入口機架76噸、出口機架72噸）、機架不規(guī)則、兩片機架對接難等特點，盡管我國天津無縫、鞍鋼無縫、成都無縫等企業(yè)都有過穿孔機安裝經(jīng)歷，但沒有形成系統(tǒng)的安裝方法可以借鑒，本文以安徽天大石油管材穿孔機安裝為例，闡述穿孔機主機架設備安裝工藝技術(shù)，以供借鑒。

1穿孔機設備主要技術(shù)特征

（1）穿孔機雙機抬吊

安徽天大高級石油專用管技改項目的穿孔機設備，是由中冶賽迪設計、太原重型機械制造有限公司制造，穿孔機主機架共兩片，分別重量為76噸和72噸，外型尺寸：4800mmx523mmx5263mm.廠房內(nèi)有起重量為30噸和50噸行車各一臺，穿孔機就位在+6米高架平臺上，+6米高架平臺形成后，穿孔機主機架無法使用大型吊機吊裝就位，根據(jù)現(xiàn)場條件，本著經(jīng)濟適用的原則，決定采用30噸和50噸兩臺行車抬吊的吊裝工藝（見圖1）。

（2）穿孔機機架空中對接整體下降

穿孔機兩片機架為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，機架上沒有吊點，起吊后要用4個倒鏈調(diào)整機架水平，兩片機架就位在平行于軋制線的兩個軌座上，兩片機架由8顆M160液壓螺栓連接，而且這8顆螺栓不能在機架對接后再對穿，需要預先穿進一片機架上，然后在采用平行滑動另一片機架，但是機架軌座上有8顆M100公用“T”型螺栓，兩片機架不能落在機架軌座上對接，需要采用臨時措施把兩片機架空中對接，然后整體下降。

2穿孔機主機架吊裝工藝

2.1穿孔機吊具設計工藝

（1）吊具選型

穿孔機主機架分為入口和出口兩片，單重分別為72噸和76噸，廠房內(nèi)可使用的最大行車為50噸和30噸行車各一臺，考慮到兩臺行車吊裝設備時均為滿負荷承載，為使吊具自重較輕，以減少行車的負載，吊具大梁采用箱形梁結(jié)構(gòu)。

兩臺行車靠近時，兩主鉤的間距現(xiàn)場測量為11.15m，考慮到兩行車大車行走時不相撞，又盡可能減少吊具兩銷軸的間距，吊具箱形梁上部銷軸中心設計為11.5m，即吊具梁上部受力支點間距為11.5m。

考慮到兩臺行車一臺為50噸，一臺為30噸，為使兩臺行車按最大載荷時負載率一致，根據(jù)力矩平衡原理，和吊具自重，計算出下部吊點距50噸行車吊點為4.2m。實際吊裝時，按最大單鉤重量為76噸計，吊具按7噸計，50噸行車承載51.74噸，30噸行車承載31.26噸，最大負載率104.4%。

（2）吊具制作

吊具示意圖見圖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)主要焊縫要進行超聲波探傷，達到二級要求。

（3）吊具箱型主梁、主要吊點強度計算

注：以下按GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范進行計算

a主梁強度：

主梁強度：

主梁承載：G=76×9.8×103N

動載系數(shù)K=1.15

主梁長度：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

彎距作用應力σ=M×（H/2+T1）/ Ix=162Mpa

Q345-B材料最大許用應力[σ]=205MPa

經(jīng)力學計算：σ=162Mpa<[σ]，主梁承載強度滿足要求。

b主梁剛度：

主梁承載：G=76×9.8×103N

主梁長度：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

對于單次吊裝，箱形梁最大許用撓度[y]=1000L/600=19.2mm

經(jīng)力學計算：ymax =15.51mm<[y]，主梁剛度滿足要求。

c下銷軸：

下銷軸承載：F1=76×9.8×103N

動載系數(shù)K=1.15

下銷軸直徑：D1=0.12m

下銷軸截面積：A1=ΠD12/4

下銷軸剪應力：τ1=KF1/A1=75.8Mpa

45#鍛件銷軸的最大許用抗剪應力[τ]=138Mpa

經(jīng)力學計算：τ1=75.8Mpa<[τ]，下銷軸剪應力滿足要求。

d上銷軸（50噸行車）：

上銷軸承載：F2= 51.74×9.8×103N（包括吊具自重）

動載系數(shù)K=1.15

上銷軸直徑：D2=0.10m

上軸截面積：A2=ΠD22/4

上銷軸剪應力：τ2=KF2/A2=74.28Mpa

軸的最大許用抗剪應力[τ]=138Mpa

經(jīng)力學計算：τ2=74.28Mpa<[τ]，上銷軸剪應力滿足要求。

e吊具下銷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，對吊具下銷軸處（按截面尺寸最?。┬：酥ё摪宓募魬Γ?/p>

吊具承載：F3= 76×9.8×103N

動載系數(shù)K=1.15

支座鋼板總厚度：T3=2×3×0.02=0.12m

下銷軸直徑：D1=0.12m

支座垂直截面長度L=0.2-D1/2=0.14m

吊片受剪截面積：A3=L×T3

上銷軸剪應力：τ3=KF3/A3 =51Mpa

Q345-B材料的最大許用抗剪應力[τ]=121Mpa

經(jīng)力學計算：τ3=51Mpa<[τ]，吊具下銷軸處支座板剪應力滿足要求。

2.2穿孔機主機架吊裝注意要點

（1）進場路線鋪設碎石、壓實，注意大 型平板車的轉(zhuǎn)彎半徑，所鋪設的道路要滿足平板車開到指定卸車位置。

（2）選取和穿孔機機架重量相等的管坯76噸，進行模擬試吊，首先把管坯吊離底面約500mm高，測試行車制動情況，可根據(jù)實際情況調(diào)整抱閘，再做同步升降操作，確認制動情況良好，然后進行大車和小車前進和后退動載試驗，熟練兩臺行車的同步運行。

（3）根據(jù)入口側(cè)機架內(nèi)側(cè)面朝上的裝車方式，機架底部應先進車間，以此確定運載車是開進或倒進車間；根據(jù)出口側(cè)機架內(nèi)側(cè)面朝上的裝車方式，機架頂部應先進車間，以此確定運載車是開進或倒進車間的。

（4）機架翻身在地面上進行，機架底部墊枕木，鋼絲繩通過機架窗口兜吊，為了避免鋼絲繩滑動損壞設備，吊點位置設護角，起吊時根據(jù)鋼絲繩的傾斜緩慢移動兩臺行車大車，保持設備垂直起吊，翻好身后用枕木做支撐把機架水平放穩(wěn)，但不能松鉤，行車帶力，在機架另兩角掛兩個20噸倒鏈來調(diào)節(jié)機架水平，調(diào)好后便可起吊。

3機架空中對接、整體下降就位工藝

穿孔機機架和以往粗軋機機架有很大不同，它是兩片機架直接對接，由4個十字型鍵槽控制對接精度，由8顆M160對穿螺栓對兩片機架進行連接，機架對接難點有3個：

（1）機架對接面有4個十字型鍵槽控制。

（2）8顆連接螺栓必須先預穿到其中一片機架上，然后另一片機架和其連接。

（3）底座和機架之間有16顆M100“T”型螺栓（見圖3）。綜合以上條件制約，經(jīng)研究分析后決定采用對兩片機架進行空中對接，然后整體頂升下降的施工工藝。

M100“T”型螺栓露出底板350，兩機架對接軌道支架采用300x200x8x10H型鋼，截取16段400mm長H型鋼，中間加筋板進行加固，預先放置在底座面上，H型鋼支架下面墊紙板，以免滑動時刮傷底座表面。每片機架四個角各放兩個支座重疊起來，然后先利用雙機抬吊就位出口側(cè)機架，入口機架就位到臨時支架后，要對臨時放置的機架進行找正、找標高，中心線和標高都控制在1mm以內(nèi)，找平找正結(jié)束后，對機架進行臨時固定，固定機架4個“[”字卡，把機架與底座卡起來。為防止兩片機架對接時傾翻，在機架出口側(cè)用10#槽鋼，做斜撐固定。

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

總重148噸，故主機架整體下降，利用4個50噸油壓千斤頂，再穿孔機主機架四角各放置一個千斤頂（見圖4），頂升時要專人統(tǒng)一指揮，4個操作人員要做到步調(diào)一致，用卷尺測量千斤頂頂桿伸出長度，使整個穿孔機機架水平穩(wěn)步上升，機架頂空后，抽出1個400mm支座，換成小支座，保證支座與穿孔機機架底面有100mm間隙，這段間隙改用4塊400x200x20mm鋼板，下降時必須保證機架底面與臨時支座之間的距離不超過20mm。

4結(jié)束語

穿孔機主機架設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用，獲得了良好的效果。該安裝工藝充分考慮現(xiàn)場條件，因地制宜的設計不等抬吊吊具，根據(jù)穿孔機機架結(jié)構(gòu)特點，制作穿孔機就位專用軌座，解決了大型無縫管生產(chǎn)線穿孔機就位的難題。。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)濟效益和顯著的社會效益，前景十分看好。

參考文獻：

[1]鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 GB50017-2003

[2]軋機機械設備工程安裝驗收規(guī)范 GB 50386-2006