挡拨料装置在管端修磨工位的应用

APISPEC5L和GB/T9711标准中均明确规定:可采用修磨方法将钢管两端至少100 mm管端范围内的内焊缝余高去除[1-2]。管端修磨是螺旋焊管生产过程中的一道重要工序[3]，管端修磨工位的可靠性、安全性尤为重要，一些较老的螺旋焊管生产机组其管端修磨工位存在设备故障率高、安全性差等问题。笔者结合实际生产中存在的问题，分析了问题产生的原因，并提出了行之有效的解决方案。

1 管端修磨工位的布置及工作流程

管端修磨工位主要包括钢管输送辊道、拨管器、台架、管端内焊缝修磨机、摆动托辊、接管器、管端外焊缝修磨机等设备[4]。国内大部分钢管生产线管端修磨工艺布置方案大致相同[5]，图1为典型的管端修磨工位布置图。

需要进行管端修磨的钢管沿进管方向由钢管输送辊道运送至管端修磨工位，再通过拨管器将焊管翻运至台架上；焊管由台架自由滚动到接近摆动托辊时，摆动托辊升起，阻止钢管继续滚动。当摆动托辊将钢管中心升至设备加工中心线的高度后，操作管端内修磨机及摆动托辊进行内焊缝修磨，内焊缝修磨完成后，由操作人员搬动钢管滚入管端焊缝外修磨机加工位置进行加工。待两端内、外焊缝加工完成后，将钢管翻出至出管方向，由钢管输送辊道运送至下个工位[6]。

  

图1 原管端修磨工位布置图

2 存在问题及改进方案

2.1 存在问题

在大直径钢管生产中，拨管器将钢管翻运至台架上时冲击较大，易造成修磨摆动托辊架变形、减速机损坏、油缸连接件断裂、基础松动等。同时，进管拨管器由临近操作台控制，如果拨管器操作工跟修磨工配合失误，会出现安全事故，不仅对设备损坏较大，而且存在一定的安全隐患。

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2.2 改进方案

  

图2 改进方案一工位布置图

方案一:运管小车代替拨管器将钢管运输进入工位。改进后的修磨工位布置如图2所示。该方案将原有拨管器及摆动托辊拆除，重新铺设导轨，采用运管小车来搬运钢管，将钢管放置于固定托辊上进行焊缝修磨[7]。这种方案可以有效避免钢管冲击，减少对设备的损害，同时对钢管的外观质量也有较好的保障[8]。此方案需新增2台运管小车、2台摆动钢管输送辊道及8组固定托辊，还需重做设备基础，施工成本较高且时间较长。

[4]王耀,顾振平,赵随生,等.新型钢管内外圆修磨的技术特点[J].重型机械,2016（S1）：46-48.

  

图3 改进方案二工位布置图

[5]王寅杰,韩学,马兴华,等.螺旋焊管生产线管端内、外焊缝磨削工位布局优化研究[C]//中国金属学会轧钢分会焊管学术委员会六届三次会议.山东:枣庄.中国金属学会，2013:16-18,22.

  

图4 改进方案三工位布置图

方案三:修磨工位前增加挡拨料装置。改进后的修磨工位布置如图4所示。该方案采用在钢管修磨工位前增加一套挡拨料装置，用该装置来消除钢管对摆动托辊的冲击，同时该装置由修磨操作人员来控制，消除多个工位控制可能存在沟通不畅造成的误操作可能性。此方案只需新增加2台挡拨料装置，对整个修磨工序流程改动较小，同时有效地解决了安全问题。

通过在修磨工位前增加挡拨料装置，可以有效消除钢管对摆动托辊的冲击，避免了多个工位控制可能存在沟通不畅造成的误操作。挡拨料装置在现场应用了3年多时间，修磨工位各设备故障率得到明显降低，同时操作人员的安全得到了可靠的保障。

3 挡拨料装置的设计

挡拨料装置由机架、挡拨料机构、钢管止回机构、液压缸组成[10]，如图5所示。挡拨料机构由摆臂、转轴及液压缸组成，通过液压缸的伸缩完成挡住及拨出钢管动作。钢管止回机构由不倒翁、转轴及限位板组成，不倒翁可围绕转轴转动，钢管进入时将不倒翁压倒，当钢管离开不倒翁时，不倒翁复位，并在限位板的作用下，不倒翁在反转到固定位置后停止，以此防止在挡管时钢管撞击挡拨料机构后返回入口损坏设备。

  

图5 挡拨料装置结构示意图

4 结束语

选定改进方案时，应从满足设备原有的精度、加工及安装难度及所需费用、后期维护等多个方面考虑[9]。3种方案都可以满足设备的原有精度，但是方案一和方案二相对于方案三来说加工、安装难度及所需费用都较大，故选取方案三来完成管端修磨工位的改进。

[1]GB/T 9711—2011,石油天然气工业管线输送系统用钢管[S].

[7]赵与越,张红,王强,等.JCOE直缝埋弧焊管内焊缝磨削机的改造[J].焊管,2009,32（12）：50-52.

新建焊管生产线可以考虑采用运管小车代替拨管器将钢管运输进入修磨工位，这种方式对设备及人员安全保护等方面效果良好，且对焊管的管体外观有较好的保护作用。

[2]API SPEC 5L（45th）,管线钢管规范[S].

[3]吴来友,张继建,黄勇,等.小直径焊管管端修磨头设计[J].焊管,2016,39（4）：39-41.

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方案二:摆动托辊改为固定托辊，使用受拨管器来接管。改进后的修磨工位如图3所示。该方案采用固定托辊，并在固定托辊两侧安装受拨管器来翻运钢管，可有效减少钢管滚动对固定托辊的冲击以及对设备的损害。此方案需新增加8台受拨管器及8组固定托辊，还需重新做设备基础，其施工成本及时间较方案一略好，但其对操作人员的配合要求高，否则会对固定托辊形成较大冲击，同时安全性也较差。

[6]杨立坤，徐向红，钟少振.新型钢管内壁修磨设备的设计与应用[J].冶金设备,2010（5）：59-60.

参考文献：

以下我们以歌曲的音乐停顿为歌词的句式单位，逐句地具体分析《秀才胡同》歌词中所使用的修辞格及其表达作用：

[8]李强.螺旋焊管传输设备运管车自动运行原理分析[J].中国高新技术企业， 2013（23）：105-106.

[9]徐向明,杨濯非,赵伟红,等.试论企业设备技术改造的原则、目标、内容和对策 [C]//第七届全国设备与维修工程学术年会.北京:中国机械工程学会，2003:213-216.

[10]刘成伟,耿红杰,尹雄峰,等.新型拨料装置的开发与应用[J].山东冶金,2010,32（1）：33-34.

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