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1、 山东电建二公司 研制中小径管道滚动焊接支架目 录1. 前言2. 工程技术现状3. 技术条件4. 技术目标5. 密封本体设计l 方案确定l 创新性l 制造、试验l 安装、调试研制中小径管道滚动焊接支架山东电建二公司超越QC小组前言：我公司承建的阳江核电一期21000MW常规岛建安一体化工程，单台机组管道系统为45个，大口径管道总量约为1960吨，中小径管道4万余米，焊口数量达5万多只。通常，中小径管道施工是在地面上进行滚动对口并进行焊接，不仅受到施工区域的限制，也大大降低了施工效率。为了解决该问题，提高现场施工效率，我们专门成立了“超越”QC小组。一、小组概况表1：小组概况表小组名称超越QC小
2、组小组所在部门机务工程处课题名称研制中小径管道滚动焊接支架课题类型创新型组长张开峰小组注册号2013-H001-A-005受训课时40课时成立时间2013年03月小组成员11人小 组 成 员 概 况姓 名职 务学 历小组职务小组分工张开峰项目主任专科组长全面负责孙瑞升副主任本科副组长方案制定闫甲斌质保经理本科副组长组织李慧萍QC专责专科指导活动指导王建凯质保主任本科组员指导策划吕辉全质保员本科组员指导策划孙克青专工专科组员技术指导岳耀峰班长高中组员组织策划桑宁阳技术员专科组员信息收集张道旺质检员高中组员过程监督马国良班组成员高中组员具体实施 制表：桑宁阳 2013.03.01二、选择课题1.工
3、程现状小径管道施工，采用两种焊接方式：地面滚动焊接和平台滚动焊接。 方法一：地面滚动焊接方法二：平台滚动焊接优点：1.操作简单；缺点：1.一般施工区域狭窄，滚动范围有限； 2.放置于地面上，焊接角度较差，给施 工人员带来困扰。优点：1.操作简单； 2.解决了焊接角度带来的困扰；缺点：1.滚动时需要多人配合，浪费人工, 平均施工效率较低。总结：不论是在焊接角度还是在滚动区域限制上，平台滚动焊接都要优于地面滚动焊接。但平台滚动焊接需要多人配合，浪费人力。 表2：两种焊接方式对比表 制表：桑宁阳 2013.03.15 存在问题： （1）地面滚动焊接需要一定的空间用来施工，且将管道放置于地面上，焊接角
4、度差，给施工人员带来困扰；而平台滚动焊接在施工时需要多人配合，浪费了人工； （2）施工效率低，人均焊口量为3.7只，不能满足进度要求。表2：课题确立：研制中小径管道滚动焊接支架。三、 设定目标活动目标：研制中小径管道滚动焊接支架具体指标：1.可变径，适用于直径219mm以下的中小径管道焊接 2.可单人施工，焊接效率由单人每日完成3.7只提升到每日6只1四、提出方案并确定最佳方案 （一）找寻设计思路针对滚动焊接支架的研制，小组成员提出该支架性能需要满足的各个方面，运用亲和图进行整理，提出初步设想。见图1：亲和图中小径管道滚动焊接支架滚动部分滚动顺畅耐用性强固定轴使用圆钢制作，应保证圆钢的直径小于
5、滚动轮的内径。圆钢两端进行套丝，使用螺栓连接。在轴上加装小圆管，用来避免滚动轮摆动。便于拆卸滚动轮底座稳定性好便携性强支撑护板可开孔使支架达到可变径的效果美观性好稳定性强固定部分连接部分能够保证支架的稳定性连接部分长短和材料的选择对口部分添加管道对口平台在原支撑护板上加装角钢。制作可调节式平台。通过调节平台的升降来调整管件，方便对口、焊接。 制图： 桑宁阳 2013.04.30支架结构设想图：(二)设计方案的提出与论证小组成员对分析出的四个主要组成结构分别提出了设计方案，并逐一进行论证。1.固定部分固定部分主要作用就是为滚动提供支撑，在该部分结构选择方面，小组提出了三种方案：固定部分支撑柱支撑
6、护板支撑平台表4：三种设计方案对比 方案 支撑柱支撑护板支撑平台模型图原理底座与支撑柱连接，滚动轮在两个支撑轴之间滚动底座与支撑护板连接，滚动轮在两个支撑护板之间滚动滚动轮在两个支撑平台之间滚动安全性承压面积较小，稳定性差，安全系数较低；重心在支架中心上，稳定性较强，安全系数较低；重心在支架中心上，稳定性较强安全系数较低。实用性结构轻便，易挪动结构轻便，易挪动结构笨重，搬运困难可操作性通过改变支架间距实现变径，可操作性较差；截面积较大可开孔，使支架达到变径效果，可操作性较强；厚度较大且笨重，开孔困难，无法达到变径的效果，可操作性较差。结论从安全性、实用性、可操作性考虑，小组选择采用“支撑护板”
7、方案。制表： 桑宁阳 2013.05.101）支架底座两种设计思路：支架底座30的钢板10的槽钢表5：两种材料对比：方案30的钢板10的槽钢模型图便捷性从钢板标准GB709-88查到30的钢板每平方米重235.5Kg。从槽钢标准GB707-88查到10的槽钢每米重8.59Kg,(总面积S=高度*长度+2*腿宽*长度=100mm*1000mm+2*46mm*1000mm=0.192m2),约合每平方米44.7kg。稳定性以上为Q345材质的抗拉强度和屈服强度，与槽钢力学性能相似，能够满足支架需要。以上为各种材质的槽钢的抗拉强度和屈服强度，与钢板性能相似，能够满足支架需要。经济性美观性比较笨重，美
8、观性较差美观性较强总结从便捷性、稳定性、经济性、美观性方面综合考虑，小组选择10的槽钢作为支架底座。制表：桑宁阳 2013.05.152）支撑护板对外形、滚动凹槽的设计、开孔数目三个方面分别提出方案进行优选。支撑护板外形的选择滚动凹槽的设计开孔数目的确定外形的选择提出两种方案：护板外形矩形护板流线形护板表6：两种设计方案对比 名称矩形护板流线形护板模型图美观性不美观 较美观稳定性结构简单，稳定性好，能够满足支架需要结构简单，稳定性好，能够满足支架的需要实用性该护板较重，增加了支架本身的重量，不便于挪动。该护板较轻，使支架更加轻便，便于挪动。结论从美观性、稳定性、实用性考虑，小组最后选择采用流线
9、形护板。 制表：桑宁阳 2013.05.25滚动凹槽的设计滚动凹槽角度的确定要以确保管道能在凹槽内 滚动顺畅且能达到最大接触面积为前提。现场施工管道的半径为L2，管道与支架凹槽底部的距离为L1，管道与支架的角度为。如果使管道与支架接触面积增大，那么L2要与L1无限接近，根据三角形的特点和圆弧定律，60又因=2那么约为120。结论：滚动凹槽设计角度约为120。 开孔数目 为了使支架适用于不同管径的中小径管道，小组提出了在护板上开孔的办法。在开孔数目上，小组也提出了“4个”、“6个”、“8个”三种方案，表7：三种方案对比 方案4个孔6个孔8个孔模型图模拟试验 根据方案中护板的尺寸和现场管道规格，按
10、照相同的比列制作模型，进行模拟试验。试验数据结论通过上述试验得知：开4个孔时不能用于直径25mm、89mm的管道，开6个、8个孔都能满足直径219mm以下的管道。但开孔数过多增加了施工量，也影响了护板的牢固。从各方面考虑，小组最终选择了“开6个孔”。 制表：桑宁阳 2013.05.302.连接部分连接部分的设计，从材料的选择、固定方法和部件长短三个方面提出方案进行优选材料选择固定方法连接部分材料选择提出两种思路：连接板材料角钢 扁钢表8：两种材料对比 名称角钢扁钢实物力学性能受力分析以下是对连接板承重进行分析：1、现已知支架适用的最大规格为219mmx7mm，本项目预制管道的长度一般不会超过9
11、m，碳钢的密度为7.85g/cm3（不锈钢和合金钢也相近）；2、管道横截面积S=*直径*长度=3.14*219mm*9000mm=6188940mm2;3、管道的重量M=面积*厚度*密度=6188940mm2*7mm*7.85g/cm3=340.1Kg;4、支架应承受重力G=重量*9.8N/Kg=3332.98N;5、连接板的面积S=重力/抗拉强度，使用角钢屈服强度为335MPa，最小面积为10mm2；使用Q235扁钢屈服强度为235MPa，连接板最小面积为14mm2。两种材料在面积较大的情况下均能使用。经济性费用高，市场报价约4.12元/米费用低，市场报价约1.59元/米美观性不美观 较美观
12、结论 从力学性能、经济性和美观性综合考虑，小组最后选择采用“扁钢”作为连接部分。制表：桑宁阳 2013.06.03在固定方法选择上，因支撑护板与底座使用的焊接方法组合，所以连接板也使用焊接方法。 3.滚动部分 滚轮选择橡胶轮碳钢轮不锈钢轮1）在滚动轮的选择上，小组同样提出了三种思路：针对以上三种设计思路，小组进行分析了细致的分析：表10：橡胶轮碳钢轮不锈钢轮实物规格直径为55mm直径为55mm直径为55mm重量60g/个100g/个110g/个 价格11元/个15元/个20元/个抗压性良好良好良好抗磨性较差良好良好成品保护长时间使用容易被污染，间接的破坏了管道的成品保护。长时间使用会锈蚀，与不锈钢管道接触容易造成污染，严重影响成品保护。适用范围较广其它使用周期较短，要及时更换。长时间的锈蚀影响了支架的美观。使用周期长，外形美观。综述 经过对三种滚动
