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大型筒体与管道快速组装探析

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《安徽冶金科技职业学院学报》2016年第2期

摘要:

工业生产中用到大量的圆柱形筒体设备或管道,这些设备在安装过程中通常要进行地面组装。本文介绍一种可以快速实现圆柱形设备组装及找正的方法,可以安全高效地完成圆柱形设备的组装、找正以及焊接等操作。

关键词:

圆柱形筒体;组装;找正

随着我国大型装备制造业的不断发展,大型筒体类设备或管道的安装数量和精度要求也不断提高。由于大型筒体类设备具有体积大、重量重、焊接易变形等特点,在安装时需要严格控制其安装找正的精度,否则会由于安装后筒体的同轴度误差过大从而导致筒体的倾斜、运转时跳动过大,甚至会产生断裂、倒塌等严重后果。目前,大型卧式安装筒体或管道在组装上普遍采用筒体下部垫道木或型钢,再借助手拉葫芦或千斤顶调整,用型钢支撑焊接在筒体和地面上固定,然后采用不同方位的焊接方式连接成一体。由于筒体直径或长度尺寸较大,重量较重,使得筒体在组装过程中需要使用较多的人工和时间;并且这种方式组装出的筒体直线度和同轴度均难以保证,组对时手拉葫芦易造成筒体变形;同时,焊接时要搭设脚手架、采用多方位焊接,对焊接效率、焊接质量和作业安全性都有着较大的考验。

1传统筒体组装找正传统方法

大型设备筒体或管道一般由钢板卷制而成,钢板的轧制宽度一般为2米左右,使得一段筒体或管道要由多个筒节进行拼装焊接成整体。筒节之间组装焊接一般采用水平放置,并且受运输和现场吊装条件限制,不能组装过长。所以筒体的安装一般由工厂内组装焊接、运输、现场再组装、焊接、吊装就位等环节组成。通常的简易组装找正模式是将筒体水平放置在固定的基础或支撑面上,为了保证组装精度,支撑面需要事先进行找平。在不同直径筒体的组装时,支撑面与筒体的接触位置发生变化,影响了支撑的稳定性,所以一般要重新设置间距并调整固定好。由于筒体或管道外形直径较大,组装时,为防止筒体或管道在支撑面上摆动影响找正精度,需要将筒体与地面之间刚性固定或用吊机手拉葫芦拉住。筒体固定后就不能沿圆周方向转动,焊接作业人员进行上部焊接就需要借助爬梯站到筒体上方,焊接下部焊缝时,就要采取仰焊位。焊接完成后,需要将刚性固定支撑拆除。

2新型筒体组装找正装置

为了弥补传统的大型卧式筒体或管道组装方式的缺陷与不足,本文运用一种快速组装找正装置对筒体或管道进行组对,在保证筒体组装质量的同时,提高了筒体组装的效率,使用更少的人工,在更短的时间内完成筒体的组装、焊接,改善焊接作业环境,避免或减少焊接高空作业,提高作业安全性。根据圆柱形筒体或管道的结构特点,一般水平放置的筒体或管道需要在地面采用四点支撑以保证摆放的稳固,但一般待组装的筒体与另一段筒体进行组装时,往往很难保证筒体放到支撑上可以直接与相邻筒体连接上,需要经过反复调整才能使得两段筒体的同轴度满足要求。所以本文设计一种可将筒体组装时的支撑面改造为可调节间距结构的组装找正装置,从而实现待组装筒体位置的快速调整与旋转,并且该装置可多次重复使用。这种筒体或管道快速组装找正装置,可以使得被组装的圆柱形工件在找正装置上支撑牢靠、滚动灵活,并且能够轻松调整拟组装工件的位置。筒体组装和找正装置为成对使用,本装置结构见下图1,主要由机架1、支承辊2、转轴4、移动架3、调节手柄6、标尺5和手柄档块7等部分组成。本装置机架采用钢板焊接而成或使用槽钢做成一个箱形结构;在机架上装有两个支承辊,支承辊采用滑动轴承或者经过加工的辊轮;支承辊通过连接转轴装在机架两侧开的水平槽上,水平槽在加工时要保证其直线度,以便于连接轴在槽内运行平稳;在转轴上机架的内侧装有一个移动架,调节手柄穿过机架与移动架之间采用螺纹连接,通过转动调节手柄来实现移动架的前后移动,从而带动支承辊沿着机架上的滑道前后移动,实现调节两个支承辊之间的间距和中心;在机架上与两辊中心线的平行方向装上钢尺带,作为调整距离的参照标尺,标尺通过焊接或螺钉连接在机架的支承辊导槽下方。为了防止在使用过程中,支承辊在水平方向上产生滑动造成上方组装工件的位移影响组装精度,还需要在操作手柄与机架之间连接的内侧设置一只止推轴承或者挡块(件号7)。

3组装找正装置操作方法

3.1摆放筒体快速组装装置

使用前,根据待组装筒体的长度以及原筒体的位置计算与测量,先将成对的组装找正装置摆放到组装平台上。摆放位置要保证待组装的筒体与原筒体之间能够顺利接触,并且不宜距待组装的筒体两端距离过远,以保证筒体在找正装置上的摆放稳定和能够容易转动。筒体的摆放如图2如示。本文的组装找正装置采用成对使用的工装胎具实现对大型筒体设备或管道的快速组装、找正与连接。首先,根据筒体或管道的长度,将两台找正装置分别放置在待组装筒体位置下方的两端,通过原筒体的中心线,定出找正装置摆放的中心,将两台找正装置标尺上的中心“0”刻度线分别与筒体中心线重合。

3.2调整筒体或管道中心

找正装置定好位并固定后,将待组装的筒体吊到找正装置上,通过转动其两侧调节手柄来调整支承辊位置,从而实现调节筒体在支承辊上的高度。根据筒体外径和支承辊外径相切,计算出两支承辊到“0”刻度线的距离,或者根据筒体中心线的安装标高来调节支承辊位置,将每个支承辊转到相应的位置后,复测筒体的中心线,满足要求后锁定手柄。以此来达到快速找出筒体的中心。筒体中心位置确定后,将两段筒体点焊或者法兰连接。如原筒体位置未固定,还可在找正装置上转动筒体,以方便两段筒体间的连接。当转动手柄来带动支承辊前后移动时,在辊道上方的待组装的筒体或者管道就会产生相应的移动,从而实现调节筒体或管道的高度、水平度和直线度,达到快速找正中心的目的。

3.3筒体或管道调节方法

筒体或管道组装找正装置的使用及调节方法如下:

(1)如果待组装筒体的一端偏高,可以通过同时将其两侧的手柄往外摇,增加支承辊中心距来调整。并且,通过支承辊的旋转,带动筒体沿辊道上方转动,以便于筒体的组装和焊接。

(2)如果待组装筒体的一端偏低,则与上述方法相反,将手柄同时向内摇。

(3)如果筒体的一端偏左或右,则将其两侧手柄同时向右或向左摇,带动筒体向相应的方向调节。

(4)如果待组装筒体整体偏高或偏低,可以将筒体两端的调节装置同时向一个方向调整,直到满足与原筒体间组对位置精度为止。

(5)两段筒体间找正好后,就可以对筒体连接缝进行焊接。焊接时,由于筒体下方的找正装置上设有支承辊,可以轻松实现筒体的转动焊接,无需在筒体上方搭设脚手架和在底部采用仰焊位焊接。

4总结

本文设计的筒体组装找正装置及使用方法具有构造简单,制造成本较低,易于制造,便于操作应用广泛的特点。组装用胎具采用成对使用,构造上互相独立,体积小,便于运输和移动。通过该组装和找正装置,可在提高大型筒体设备或管道的组装精度的同时,减少筒体组装的时间和人员,并且提高了筒体的纵、环缝焊接效率和安全性,改善焊接方位,更加有效地保障了焊接质量。对于从事大型管道、容器、圆筒体类工业制造和安装的企业,具有很高的推广价值;对于提高企业的筒体类大型设备制造与安装水平有着很大的借鉴性。

参考文献:

[1]阎可明.大型筒体的组装焊接[J].机械工人(热加工).2003,11

[2]穆存远;王立壬;吕明.大口径管道施工工装设计及其组装过程仿真[J].机电产品开发与创新.2010,5

[3]晋杰;章锐.大型圆柱形工件组装找正装置[P].中国专利.CN204771257U,2015-11-18

作者:晋杰 单位:马钢工程技术集团有限公司

安徽冶金科技职业学院学报责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次
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