運用TRIZ研制多規格管端面矯圓工藝裝置

姜云瑞　孟秀文　徐銀魁　高靜

1. 項目背景

1.1 項目改進前情況

船舶海洋工程產品的管路多為對口焊連接，一般情況下，成品管到貨就存在圓度公差，在組裝對焊時容易出現錯邊現象，影響焊接質量。組裝對焊過程中需要保證管子裸端的圓度，以確保管子對口焊接的質量。特別是在單元組裝或者船上組裝的管子，所以需要研制管子在現場組裝對焊時能保證圓度的裝置。

1.2 項目存在的問題

對保證管子組裝對焊時的圓度，一直以來沒有得以有效解決。舾裝公司承擔的集團分交國家發改委“大型FSRU超低溫管閥系統單元樣機研制”項目，通過研制端面矯圓工藝裝置，進行管子和附件的圓度矯正，提高焊接質量，解決了單元上的管子對接口組對錯邊的難題。

1.3 常規解決途徑及問題

傳統采用的方法是：

一、沿管長方向在管件一端釘焊幾條角鋼，再將另一根管件插進來釘焊，然后去掉角鋼再整體焊接。

二、使用錘子砸是傳統使用的方法，矯圓程度不夠理想，還會對管件造成一定損害。

2. 應用TRIZ理論創新方法過程

2.1 最終理想解

2.2 因果鏈分析

2.3 資源分析

2.4 技術矛盾

2.4.1 第一組技術矛盾：

1）原問題技術矛盾的表述：

如果管子的（形狀）發生改變，那么管子（可靠性）就降低了。

2）問題模型——對應的39個通用工程參數

改善的參數：12形狀

惡化的參數：27可靠性

3）解決方案模型

對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創新原理為：10預先作用40復合材料16未達到或過度作用。

提出技術方案：

原理10：通過提前采用胎膜形式來夾緊管子，改變形狀;

原理16：采用機械方式施力給胎膜再傳遞給管子;

2.4.2 第二組技術矛盾：

1）原問題技術矛盾的表述：

如果管子（形狀）發生改變，那么管子（結構的穩定性）就降低了。

2）問題模型——對應的39個通用工程參數

改善的參數：12形狀。

惡化的參數：13對象的穩定性。

3）解決方案模型

對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創新原理為：33均質性1分割18機械振動4增加不對稱。

提出技術方案：

原理18：采用機械方式施力給胎膜再傳遞給管子;

2.5物理矛盾

1）確定物理矛盾

（大錘）應該（砸管子），以滿足（矯正圓度）要求;

但是，（大錘）不應該（砸管子），以滿足（不對人的手臂震動）的要求;

2）擬采用分離原理

時間分離：發明原理10預先作用原理、發明原理18機械振動原理;

提出技術方案：

① 原理10：通過提前采用胎膜形式來夾緊管子，改變形狀;

② 原理18：采用機械方式施力給胎膜再傳遞給管子;

2.6物場分析

1）第一組物場分析

確定問題：手拿大錘砸管子，振手臂疼。

確定物場模型

模型1：消除有害作用，標準解1.2.4用場抵消有害效應中引入機械場、電場。

提出技術方案：

引入機械場，采用機械方式施力給胎膜再傳遞給管子。

2）第二組物場分析

確定問題：大錘砸管子耗時耗力，受力不均勻，矯圓效果不理想，對母材損害。

確定物場模型

模型2：作用不充分，引入第二個場和第三個物質增強有用的效應。

提出技術方案：

引入F2機械場和S3物質，采用千斤頂推動胎膜，使受力均勻。

3. 項目改進效果

3.1 項目改進實施情況

通過以上利用TRIZ工具的綜合分析，根據原理10、16、18以及物場模型分析提出的技術方案，形成了初步設計方案如下：

3.2 項目改進后效果情況

進行了樣品的制作，進行了結構強度的試驗。

3.3 項目改進后推廣情況

端面矯圓工藝裝置在樣品制作完成后，進行了正式產品的制作，成功應用在國家發改委“大型FSRU超低溫管閥系統單元樣機研制”項目上，解決了單元上的管子對接口組對錯邊的難題，進行管子和附件的圓度矯正，提高了焊接質量。

責編：李曼