抬尾吊耳設(shè)計(jì)校核

宋相華 孫 賀

中石化第十建設(shè)有限公司 山東青島 266500

抬送法吊裝是立式設(shè)備安裝常用的吊裝工藝方法，即立式設(shè)備吊裝作業(yè)中，采用移動(dòng)式起重機(jī)吊起設(shè)備尾部，配合主起重機(jī)械移送的吊裝作業(yè)。采用抬送法吊裝需要設(shè)計(jì)抬尾吊耳作為尾部移動(dòng)式起重機(jī)的吊點(diǎn)。

1 抬尾吊耳常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式

抬送法吊裝采用的抬尾吊耳一般有單板式、雙板式、四板式(多板式)和管軸式，分別如圖1、圖2、圖3 和圖4所示。

圖1 單板式抬尾吊耳

圖2 雙板式抬尾吊耳

圖3 四板式抬尾吊耳(多板式)

圖4 管軸式抬尾吊耳

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 可依據(jù)的相關(guān)規(guī)范

抬尾吊耳設(shè)計(jì)參考HG/ T 21574- 2018(2008)“11 尾部吊耳”，需要注意的是此規(guī)范2018 版和2008 版“11.0.2 尾部吊耳的尺寸系列”中公稱(chēng)吊重200t 級(jí)和300t 級(jí)吊耳，與BX 型標(biāo)準(zhǔn)弓形卸扣尺寸不匹配，不能連接使用，需使用BK 型扁平卸扣（寬體卸扣）連接，詳見(jiàn)表1—表3 和圖5、圖6。建議在設(shè)計(jì)吊耳時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行改進(jìn)，避免吊裝的時(shí)候發(fā)生吊耳與卸扣不匹配的情況。

表1 HG/T 21574-2018 尾部吊耳尺寸表

表2 BX 型弓形卸扣參數(shù)表(巨力索具)

表3 BK 型扁平卸扣參數(shù)表(巨力索具)

圖5 BX 型弓形卸扣

圖6 BK 型扁平卸扣

2.2 抬尾吊耳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)與吊索具相匹配；

（2）吊耳板與設(shè)備裙座焊接處內(nèi)部宜焊接支撐結(jié)構(gòu)加固；

（3）吊耳和支撐梁材質(zhì)宜與設(shè)備裙座或筒體相同；

（4）吊耳板間距需要根據(jù)地腳螺栓孔調(diào)整，保證就位時(shí)避開(kāi)地腳螺栓；

（5）雙板式或多板式吊耳板的間距應(yīng)滿足卸扣的裝卸要求。

2.3 抬尾吊耳設(shè)備內(nèi)部加固

抬尾吊耳焊接位置宜采用內(nèi)部支撐法加固，加固材料宜采用工字鋼、H 型鋼或無(wú)縫鋼管，加固位置宜與抬尾吊耳在一個(gè)平面上。加固形式一般有單立柱支撐形式、雙立柱支撐形式、十字支撐形式、一橫兩豎支撐形式、井字型支撐形式和三角支撐形式等加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖7。支撐結(jié)構(gòu)的校核方法可參考HG/ T 21574- 2018 附錄D 設(shè)備裙座內(nèi)環(huán)支持型式及校核。

圖7 抬尾吊耳內(nèi)部支撐加固形式示意圖

3 抬尾吊耳形式選用

抬尾吊耳應(yīng)根據(jù)設(shè)備吊裝工藝和吊裝重量來(lái)選擇合適的形式，選用原則如下：

（1）中小型設(shè)備吊裝，可選用單板式；

（2）大型設(shè)備吊裝，一般選用雙板式；

（3）如果抬尾重量較大，為了減小吊耳尺寸或者降低連接卸扣等級(jí)，可以采用四板式(多板式) ；

（4）對(duì)于鋁鎂料倉(cāng)等薄壁設(shè)備，如果板式抬尾吊耳不能滿足設(shè)備強(qiáng)度要求，或者設(shè)備內(nèi)部不宜焊接支撐結(jié)構(gòu)來(lái)加固，可選用管軸式吊耳。

4 計(jì)算校核實(shí)例

在HG/ T 21574- 2018 中，抬尾吊耳并未給出具體的計(jì)算校核實(shí)例。在以往吊裝方案審核過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)抬尾吊耳計(jì)算校核按照此規(guī)范中板式主吊耳計(jì)算校核的方法計(jì)算，但實(shí)際上抬尾吊耳的受力模型與板式主吊耳的受力模型是存在差異的。下面以某煤化工裝置第二丙烯精餾塔下段(設(shè)備重量677t)吊裝，所設(shè)計(jì)的雙板式抬尾吊耳為例進(jìn)行計(jì)算校核。

吊耳材料性能和幾何尺寸見(jiàn)表4 和表5，受力分析建模見(jiàn)圖8，校核計(jì)算見(jiàn)表6。

圖8 受力分析建模

表4 吊耳材料性能表

表5 設(shè)備與吊耳幾何尺寸

表6 校核計(jì)算

5 計(jì)算結(jié)果分析

抬尾吊耳作為尾部移送吊車(chē)的吊點(diǎn)，在設(shè)備由水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為豎直過(guò)程中，受力是不斷變化的，應(yīng)分別計(jì)算不同角度時(shí)吊耳所受的拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力，然后根據(jù)第四強(qiáng)度理論求取最大當(dāng)量應(yīng)力，來(lái)校核是否滿足材料的強(qiáng)度要求。由上述計(jì)算可知，最大當(dāng)量應(yīng)力遠(yuǎn)大于水平起吊時(shí)的拉應(yīng)力（接近3 倍），所以不計(jì)算設(shè)備翻轉(zhuǎn)過(guò)程中抬尾吊耳受力變化是不合理的。當(dāng)校核結(jié)果不能滿足材質(zhì)許用應(yīng)力要求的時(shí)候，可以加長(zhǎng)吊耳板底邊的長(zhǎng)度或增加筋板，來(lái)降低彎曲應(yīng)力，從而減小最大當(dāng)量應(yīng)力。

6 制造和檢驗(yàn)

抬尾吊耳制造材料應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范，吊耳孔應(yīng)采用機(jī)械加工成型，不得有局部缺口等缺陷。所有焊縫均應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，不得存在裂紋與未熔合等焊接缺陷。除筋板、加強(qiáng)板外，主焊縫均應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，檢查結(jié)果應(yīng)符合NB/ T 47013 的有關(guān)規(guī)定，Ⅰ級(jí)為合格。當(dāng)設(shè)備到貨以后，應(yīng)該根據(jù)抬尾吊耳設(shè)計(jì)圖紙檢查其實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸，確保與卸扣、連接件等吊索具相匹配，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)處理。

7 結(jié)語(yǔ)

抬尾吊耳的設(shè)計(jì)既要滿足與卸扣等吊索具的匹配性，又要滿足吊裝安全。吊耳設(shè)計(jì)承載能力應(yīng)留有一定余量，因?yàn)榕c發(fā)生吊裝事故造成的損失相比，吊耳制作的成本就顯得微不足道了。需要注意的是，吊耳計(jì)算校核的安全系數(shù)必須達(dá)標(biāo)，不應(yīng)低于相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。