标准接头

2024-08-14

标准接头（精选7篇）

标准接头篇1

焊接接头拉伸试验是评价焊管焊缝强度的重要手段,在焊接工艺评定、补焊工艺评定,以及产品组批检验中均有要求。焊管常用标准对焊接接头拉伸试验要求“试样应垂直于焊缝截取,焊缝位于试样中部。拉伸试验得到的抗拉强度不应低于该钢级规定的最小抗拉强度”。对断裂位置也未见要求。但对焊接接头拉伸试样是否去除焊缝余高则要求不一致。为避免分歧及便于试验结果对比,本文对是否去除焊缝余高及断裂位置对试验结果的影响进行了探讨。

1 焊管常用标准对焊接接头拉伸试验的要求

焊管常用标准对焊接接头拉伸试验的要求见表1。

《GB/T 9711.1-1997》、《API Spec 5L》(第43版)、《API Spec 5L》(第44版)对补焊工艺中的焊缝拉伸试验统一要求去除余高。对于生产检验中的焊接接头拉伸试验,《GB/T 9711.2-1999》、《DNV-OS-F101》要求焊缝余高必须去除,《GB/T 9711.1-1997》、《API5L》(第43版)表示是否去除余高由制造厂决定。

焊缝余高是否去除,对焊缝抗拉强度、断裂位置,以及结果判定的准确性、严谨性都是有影响的。在不去除焊缝余高的情况下,多数试样断裂在母材部位。试验人员以破坏截荷和母材面积计算的数值作为焊缝的抗拉强度,这显然是不确切的;还有少数情况断裂发生在焊缝上,是按母材截面积计算抗拉强度,还是按断裂处焊缝截面积计算抗拉强度?能否只要断在焊缝上就判为不合格?这些问题标准中均没有明确规定。本文将对以上几种情况分别进行探讨。

2 焊接接头拉伸的实际意义

任何焊接结构设计的原则都要求焊接接头部位的强度不低于母材的强度,以保证结构整体强度能充分发挥母材强度的效能。焊接接头作为结构件来讲,它的强度既取决于材质性能,又取决于结构尺寸。材质性能的要求通常通过焊接工艺评定来考核,即:焊接工艺评定中的拉伸性能试验要求准确考核出焊缝和热影响区的材料抗拉强度。它必须是严格意义上的单位面积所能承受的最大拉力,而且需满足对母材抗拉强度的最低要求。所以各常用标准中明确规定,焊接工艺评定拉伸试验件应去除内外焊缝余高,以保证焊缝处截面积与母材截面积相同,使拉伸试验过程焊缝处应力水平与母材及热影响区应力水平相同,以便试验结果能准确评判出焊缝和热影响区的抗拉性能。只有通过焊接工艺评定,得到满足要求的抗拉强度,该焊接工艺才能用于正式生产。这是保证产品结构强度满足要求的基本条件。

在不去除焊缝余高的情况下,焊缝截面尺寸的加大无疑是对其局部静强度的补充。此时的拉伸试验实际上是按结构整体强度的要求来考核的,极少含有对焊缝材质性能考核的成分。除非异常情况下,焊缝抗拉性能特别低,而引起对焊缝材质性能的注意。

3 不去除余高的焊接接头拉伸试验情况

在实际焊接接头拉伸试验中,不去除焊缝余高的埋弧焊试验件基本上都断于母材或热影响区。目前的普遍情况是,不管断裂位置发生在焊缝还是母材或热影响区,对试验结果的计算都用最大破坏载荷除以母材截面积得到的数据作为焊接接头的抗拉强度的确定数值。

3.1 断在母材处试验结果的准确表达

试验件断于母材且用母材截面积计算得到抗拉强度,确切说这是母材的抗拉强度数值。至于焊接接头的抗拉强度具体数值,无论是从焊缝材质性能角度,还是结构强度的角度来考虑,由于断裂没有发生在该部位,试验载荷不是该部位最终破坏的载荷,实际上没有得到焊接接头的抗拉强度。只能从结构强度的角度得出焊接接头抗拉强度大于由试验得到的母材抗拉强度的具体数值,而不是直接将母材抗拉强度的具体数值定论为焊缝抗拉强度。

3.2 断在焊缝处试验结果的准确表达

对未去除焊缝余高,焊缝处截面积大于母材处截面积的拉伸试验结果,试验人员仍然以最大破坏载荷除以母材截面积所得的值作为焊缝的抗拉强度值,此做法显然不符合抗拉强度概念的定义。既然断裂发生在焊缝部位,合理的计算方法应该是按断裂处焊缝原有截面积计算。这里还涉及到一个容易引起争议的问题,有可能按数值较小的母材截面积计算时,得到的抗拉强度数值是满足标准要求的,而按数值较大的焊缝截面积计算时,得到的抗拉强度数值不符合标准要求。

4 对断裂位置是否要求

焊管常用标准中对焊接接头拉伸试验断裂位置均未明确要求。只要强度满足技术条件要求,没有充分理由判定断裂发生在焊缝和HAZ处的试验不合格。但从设计制造原理上讲,焊缝若处于强度薄弱地位,将使结构主体母材的强度不能充分发挥。这样在经济上是不合算的,设计制造时应尽量避免。从这一观点出发,焊接接头位伸试验应该限定断裂不能发生在焊缝和热影响区,特别是在试样不去除焊缝余高的情况下。

5 结语

从以上分析中,不难看出,不去除焊缝余高的情况,更偏重于焊缝结构的整体强度,而不是严格意义上的焊接接头的抗拉强度。为避免分歧及便于对比,Q/SY GJX 0125-2007《西气东输二线管道工程用X70直缝埋弧焊管技术条件》及Q/SY GJX0104-2007《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》等技术条件中统一规定了焊接接头拉伸试验必须去除焊缝余高,且报告断裂位置。

参考文献

[1]GB/T9711.1-1997,石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:A级钢管[S].1997.

[2]GB/T9711.2-1999,石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:B级钢管[S].1999.

[3]API Spec5L(第43版),管线管规范[S].2004.

[4]API Spec5L(第44版),管线管规范[S].2007.

[5]DNV-OS-F101,海底管道系统[S].2005.

[6]Q/SY GJX0125-2007,西气东输二线管道工程用X70直缝埋弧焊管技术条件[S].2007.

[7]Q/SY GJX0104-2007,西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件[S].2007.

标准接头篇2

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练习文件:有

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简要操作步骤:

1打开软件cad如下图所示.

2.如下图所示,用圆柱命令在圆心上绘制垂直圆柱体与水平圆柱体相交.

3如下图所示:使用球体命令,在圆心点上绘制一个球体与圆柱体相切.

4在圆心上绘制垂直圆柱体,水平圆柱体,还有球体,重复23的绘图步骤即可.绘好后,运用差集命令减去中间的部位.消隐所得,如下图所示

标准接头篇3

关键词：钻柱,转换接头,标准,技术指标

0 引言

钻柱转换接头是钻柱组合中不可缺少的重要组成部分, 往往应用于下部钻柱以连接不同类型、不同尺寸或不同螺纹的钻具, 也是钻具失效事故的多发点。虽然钻柱转换接头发生失效案例的绝对数值较小, 但其相对比例值却很高, 尤其是在深井、超深井、水平井以及复杂工艺井的勘探开发过程中。同时, 由于钻柱转换接头往往位于钻柱组合的下部, 一旦发生井下断裂失效事故, 打捞成本和打捞难度明显高于上部钻具, 往往造成巨大的经济损失。如塔里木油田一口超深井在2010年钻探过程中发生一起钻柱转换接头断裂失效事故, 处理由此带来的落鱼打捞和井下复杂共花费3000多小时, 造成直接经济损失上千万元。鉴于钻柱转换接头的安全可靠性在钻柱组合中的重要地位和作用, 而前版的钻柱转换接头行业标准是2000年起草皮, 2002正式生效, 距今已有10年, 在这10年里, 国内外钻柱转换接头所使用的材料的冶炼工艺, 纯净度以及接头的制造工艺等都得到了明显的提高, 同时, 国内的钻井新技术和钻井工艺在这10年也得到了飞速发展和应用。如水平井钻井、垂直钻井、欠平衡钻井等, 这些新技术和新工艺的采用, 使整个钻柱的受力情况更高严酷和恶劣, 处于钻柱下部的转换接头的受力也相应的更加严酷和恶劣, 对接头的各项性能指标也提出了新的要求。中国石油集团石油管工程技术研究院科研技术人员结合钻柱转换接头近几年的失效情况、材料性能情况和制造工艺的发展水平, 在参考了最新的钻杆和钻铤标准中对材料性能的要求的基础上, 提出了对在用的2002版钻柱转换接头进行修订的征求意见稿, 经过石油管材专业标准委员会组织的多次审查会议和对标准的反复修改, 最终形成了2012版的钻柱转换接头新标准。为了对该标准进行有效地解读和理解, 本文对两个版本中的关键技术点进行简要说明。

1 修订原则

2012版钻柱转换接头标准是在2002年版的基础上进行的修订, 主要是依据的是转换接头的失效形式、工作环境、受力情况, 再结合目前已掌握的国内外该类产品的材料性能情况和相关类钻具产品标准中的材料性能指标情况, 从而对原标准中没有要求的技术条款而又影响产品使用寿命的性能指标进行了补充, 对已有的一些技术要求进行了修订。

2 修订的具体技术指标

2.1 规范性引用文件

2002版钻柱转换接头中的部分引用文件, 由于旧标准的废除, 新标准的变更等因素, 原有的引用标准中的一些标准已经废止或更新, 因此, 在新版的2012版标准中进行了修改。如删除了SY/T 5290《石油钻杆接头》, GB/T5293.1《石油钻杆接头螺纹》。新增加了SY/T 5561《摩擦焊接钻杆》, GB/T22512.2旋转台肩式螺纹连接加工与测量。

2.2 尺寸规格

在新版的2012版标准第4章“尺寸规格”中增加了几节, 分别是4.4“螺纹接头应力释放结构” (图1) , 4.5“螺纹齿底的冷滚压”, 4.6“螺纹抗粘扣处理和密封台肩”和4.7“低扭矩结构” (图2) 。大量转换接头失效的案例说明了转换接头的失效部位主要集中在接头的螺纹部位, 螺纹粘扣、刺漏和断裂是转换接头最常见的失效形式, 增加的这几节, 可以有效地改进螺纹面的抗粘扣性能, 优化螺纹部位的应力分布, 减少螺纹承受的最大等效应力值, 从而可有效地提高接头的使用寿命, 减少和避免转换接头井下失效事故的发生。同时, 这些有效的措施在API SPEC 7-1中对转换接头也有相应的条款规定。

2.3 技术要求

在新版的2012版标准第5章“技术要求”中, 对转换接头的材料指标进行了修订, 修改了材料中硫、磷元素的最高含量 (如表1所示) , 增加了对非金属夹杂物要求。修订理由是硫、磷元素为有害元素, 大量的硫会形成超标的硬脆性的硫化物夹杂, 在螺纹加工过程中, 当这些超标的硬脆性的硫化物夹杂或非金属夹杂物恰好位于加工好的螺纹齿底时, 将加速裂纹的萌生和扩展, 导致转换接头发生早期失效, 这在钻铤螺纹和钻杆接头螺纹失效的案例中出现过。该指标与钻铤和钻杆接头标准中对硫、硫含量的要求相同, 在实际的生产制造过程中也能完全实现可控。

在对比分析了相关标准中钻杆接头和钻铤对强度和硬度的性能指标与2002版钻柱转换接头对材料的强度和硬度的性能指标情况后, 分析认为钻杆接头的性能指标更科学合理, 因此, 在2012版标准中对转换接头材料的屈服强度和硬度值进行了修改。

材料的冲击韧性是关系钻具发生脆性断裂、疲劳裂纹萌生和扩展和重要指标, 也是影响钻具使用寿命, 尤其是疲劳寿命的重要因素, 大量的理论研究成果和钻具失效案例分析都证实了这一点。因此, 最新版的国内外钻具标准都增加或提高了对材料冲击韧性指标的要求。由于材料韧性的提高与制造成本有一定的直接关系, 在满足强度不变的情况下, 增加材料的韧性将相应地导致制造成本的增加, 如添加一些细化晶粒的合金元素, 改进热处理工艺等。因为转换接头会在所有的钻柱组合中应用, 对不同工况、环境的钻探作业, 钻柱组合不同, 受力情况也不同, 高韧性的转换接头并不适用于所有井的钻柱组合。按照安全、经济和合理的原则, 在2012版标准中对转换接头材料性能的纵向吸收能值按材料质量分为I级和II级, 并修改了相应的冲击性能指标, 便于用户根据不同工况下对转换接头性能要求的不同, 进行合理选择。同时, 考虑到在深井、超深井、水平井和大位移井等复杂工况井中, 钻杆内接头因井下摩擦而发生多起纵裂失效事故, 转换接头的内螺纹在这些复杂工况井下也可能发生纵向开裂, 增加了对转换接头材料性能的横向吸收能要求, 并分别规定了各个等级的冲击性能指标, 用户可根据转换接头的使用条件进行选择。表2和表3为2012版钻柱转换接头材料的全尺寸冲击性能指标, 对小尺寸试样, 按相应比例进行换算。

考虑到转换接头在使用中要进行多次维修后的再次利用, 如螺纹修复。这将导致转换接头厚壁的原大钳夹持部位完全可能进行螺纹的加工。2002版的标准中, 对转换接头进行材料力学性能试验的取样位置进行了修订, 试样中心线应在D、DL、Dm、Du区域内的中间壁厚处。

3 结论

对比钻柱转换接头2012新版与2002年旧版, 新版标准在规范性引用文件、尺寸规格、技术要求和试验方法与检验规则等方面进行了修订。在性能指标的修订过程中, 充分考虑了转换接头在实际使用过程中的工况、环境和受力情况, 并结合石油管工程技术研究院掌握的大量的转换接头和其他钻具的失效案例, 以及国内外钻具生产制造技术的改进和材料性能的提高。认真理解和掌握该标准, 对保证转换接头的质量, 提高转换接头的使用寿命, 减少转换接头的失效, 具有重要意义。

参考文献

[1]SY/T5200-2002钻柱转换接头.

[2]SY/T5200-2012钻柱转换接头.

[3]SY/T5561-2008摩擦焊接钻杆.

[4]SY/T5144-2007钻铤.

[5]APISPEC7-1旋转钻具规范.

[6]APISPEC5DP钻杆规范.

[7]张勇.石油钻杆接头表面开裂原因分析[J].金属热处理, 2004, 29 (6) :76-78.

[8]王新虎, 薜纪军, 等.钻杆接头抗扭强度及材料韧性指标研究-系列专题之八[J].石油矿场机械, 2006, 35 (增刊) :1-4.

皮带接头机简介篇4

皮带接驳机,又称皮带接头(热压)机、硫化机,是用高温、加压和冷却技术,将PVC、PU、PE等的接头进行融化并接合的设备。最高加热温度195度（摄氏）。上下模加热，加热0--172度，约20分钟；保温时间可根据需要设定；水冷却，从172度冷却到60度，约8--10分钟。这种传统工作模式能满足各种皮带加工的物理特性和工艺要求。又由于采取了独特的加热设计，使主板长度方向发热均匀，能确保皮带加工质量。气囊加压：(轻型机)压力0--2.5kg/cm^2可调整,操作方便整机设计新颖、可靠性好，造型美观。可适应从现场皮带接头到工厂批量生产的不同需求,有铁质和铝合金供选择电话皮带接头机的优势：

1、采用独有工艺、独有技术的全自动精密数显控制系统，硫化温度均匀、精确，硫化压力均匀、操作方便。硫化机大梁选用优质航空铝合金(7005-TS)材料,整机重量轻、比同类机型轻1/3,强度高,超高压力不易变形。质量可靠、持久耐用。获国家实用新型专利（专利号EL92218270.1），填补了国内空白，超过国内外同行先进水平。

2、我公司生产的硫化接头机、修补机所使用的零件和组件均有良好的通用性和互换性,所有电气控制部分和压力系统全系列产品都通用，只需一套硫化设备,即可达到对输送带的点、边、线、面、撕裂等损坏的修补，真正达到一机多能，为使用单位节约成本。其他同类机型不具备此项功能。

3、上、下加热板选用LY12-CZ优质高强度航空铝合金材料及航空铝板，采用特殊工艺精制而成，厚度小，重量轻，加热均匀。其特点：

（1）体积小、重量减轻一半，耗能低、升温快，加热后整块板面具有相当柔韧性，比常规机更紧贴胶带，在1.5Mpa压力下，其平行紧密不大于0.1mm，一般常规机不具备此性能。

（2）上、下加热板各点供热均匀，在进入保温阶段10min后，工作面各点温差仅±3℃，超过了国际标准。

（3）从常温升到硫化温度（145℃）的时间不大于25min，功率比国内外同类机型低一半，节能效果好。

（4）硫化胶接或修补一次成型，胶接部位平整、光洁，与原带无异，牢度达到原带的98%以上。

（5）加热层、隔热层三位一体，结构简便、便于安装。

（6）上、下电热板工作平面的粗糙度Pa≯6.3um。电热板在冷态（室温）下的绝缘电阻≮2MΩ，在热态（硫化）时的绝缘电阻≮0.5MΩ。通电加热后，其漏电电流≯30mA。

4、加热层内配置国际先进的直流式水冷却循环装置。从145℃高温迅速冷却到70℃，只要5分钟，加快胶接进度，提高皮带接头强度，保养皮带接头(水冷系统为选配系统)。

水冷却硫化机（下称硫化机），体积小、重量轻，普通三相电源供电，热板温度均匀，水压系统供给（1.0～2.0mPa)均匀压力，配有轻型全自动电控箱，电控箱与主机的连接由一体化插件及多芯电缆完成，操作方便，工作可靠，目前广泛应用于冶金，矿山，电厂港口，建材，化工等周围无爆炸性气体和足以腐蚀金属的有害性气体场合的帆布、尼龙、钢绳芯运输胶带的现场硫化胶接、亦适用于防腐耐热等特殊性能的胶带的硫化接头。且该设备只要使用现场有普通自来水源，即可在硫化完成后，对加热板通水快速冷却。既可大幅度提高效率又可提

高胶带接头质量，一般从硫化温度冷却到60℃、20分钟即可，冷却水源压力≥0.2mpa。

5、手柄具有活络软连接特点，高温操作时不烫手，外观镀铬，光亮美观、小巧玲珑。

6、水压袋：

（1）水压袋采用国际先进工艺精制而成，由于结构特殊，整体受压均匀，经无数次

1.875Mpa/30min高压测试，毫无渗漏现象，压力保持72小时不卸压，超过了国际标准。

（2）该水压袋可水压、气压两用。

7、电源进线采用特制的六芯一体扁插头，改变了常规多线多插头的弊病，真正做到了线路一体简单化。

8、全自动电气控制箱：

（1）全自动电气控制箱主要电子元器件选用日本富士、德国施耐德公司及SKG产品，数显直观式仪表，质量好，经久耐用。预设硫化时间、温度，整个硫化过程全自动操作。

（2）装有过载、短路、漏电保护性能的漏电自动开关，确保人身安全。

（3）线路一体化，操作程序自动化，统一插头、插座，该电气控制箱可与本公司所有系列硫化机、修补机通用，常规机无此性能。

9、拉杆、螺帽使用高强度合金材料，重量轻、强度高，操作方便。

标准接头篇5

关键词：塔式起重机,塔身,标准节,接头

1 概述

塔式起重机 (以下简称塔机) 是广泛应用于各类建筑、水利、电力、桥梁、造船等工程建设领域中最重要的物料提升设备。随着建构筑物的不断增高, 物料的提升高度相应增加, 这就要求塔机的起升高度必须随之增高, 才能把物料吊运到相应作业面高度。起升高度的增高可通过在已有塔身基础上, 逐渐增加标准节来实现的, 这也体现了塔机不同于其他起重设备的突出优势。

为将新增加的标准节与原有塔身标准节可靠地连接在一起, 标准节之间的连接, 除接头应互相匹配外, 还应满足一定的要求, 如连接方式必须可靠、操作简单方便等, 这是因为塔机的增高和降低十分频繁的缘故。从以上可以看出, 塔身标准节是整个塔机上重要的结构部件, 无论设计制造, 还是安拆使用, 接头的结构型式都占有极其重要的地位;与此同时, 为控制接头的制造和使用成本, 使其具有较好的经济性, 还应兼顾接头具有较好的加工工艺性。为保证上述要求, 现根据塔身标准节主弦杆的结构型式、整机起重力矩方面等多方面因素, 对常见的标准节连接接头结构在设计、工艺性、经济性、使用等方面进行总结与探讨, 为塔机塔身接头的设计选型提供参考依据。

2 标准节接头典型结构

国内外塔机生产厂家众多, 产品规格及型号亦千差万别, 其中最为典型的区别体现在塔身结构型式的多种多样, 且各自独具特色。例如:Liebherr公司的HC系列塔机, 均采用矩形断面钢管焊接结构塔身;Potain公司的TOPKIT系列塔机, 其中包括我国引进技术大量生产, 并为大家所熟知的F0/23B、H3/36B塔机, 其塔身主弦杆、腹杆均采用角钢制成;Linden公司早期的8000系列塔机, 其塔身标准节均采用圆钢管结构等。无论采用哪种型式的主肢截面, 都是生产厂家根据自身条件, 经过多年的更新换代, 逐渐形成了自身的传统与优势, 并传承至今, 这也是塔机模块化设计发展的必然结果。

塔身标准节主要由主弦杆、腹杆、连接接头及塔身通道等零件组成。主弦杆可直接采用各种轧制型钢, 也可由轧制型钢或钢板组合焊接而成。常用的型钢有角钢、圆管、实心圆钢、方管、H型钢等多种, 有时由于型钢尺寸或截面特性不符合设计要求, 也可采用焊接拼接截面, 如焊接方管、焊接H型钢等, 采用何种主肢截面取决于塔机的起重性能、供货条件、经济效益及开发系列产品的规划和需要。

塔身各相邻标准节通过主弦杆上的接头相互连接, 因此主弦杆的截面类型在很大程度上决定了所能采用接头的合理结构型式。根据组成标准节接头连接件的不同, 常见塔机标准节接头一般可分为高强度螺栓连接、销轴连接、瓦套连接3种连接方式。

2.1 高强度螺栓连接

高强度螺栓连接又可分为2种型式, 即摩擦型螺栓连接和承压型螺栓连接, 其中摩擦型螺栓连接制造工艺简单、工作性能可靠、成本低廉, 颇为生产厂家和广大用户所青睐, 特别以中小型塔机应用最为广泛。

摩擦型螺栓连接有以下优点:连接螺栓采用较大的预紧力, 能保证相邻标准节间的端面能紧密接触, 最大程度消除了节间的间隙, 进而保证了塔身的整体刚度;能减小或消除标准节因制造原因产生的误差对塔身的影响;加工简单, 工艺要求不高, 安装方便快捷;被连接零件通过焊接与主弦杆母材相连接, 对母材无削弱, 无需对连接部位进行特殊加强处理。这些特点恰恰是某些销轴连接所不具备的。

其缺点是:在使用M30以上高强度螺栓时, 人力拧紧有一定困难, 需借助专用工具才能拧紧;多个螺栓连接必须考虑连接时螺栓受力不均以及高空安装作业空间有限等。

因接头具体结构型式的差异, 摩擦型高强度螺栓连接接头方式有各自适合的使用范围, 按目前实际使用情况说明如下。

图1所示接头结构由单角钢、螺栓套焊接而成。因主肢为单角钢, 一般可布置2个螺栓, 通过合理布置螺栓位置, 可使螺栓承拉时对主肢产生的局部弯矩较小;受角钢型号大小的限制, 采用这种接头型式的塔机, 其起重力矩通常不会很大, 一般在100tm以下为宜。

图2接头结构由单角钢、厚板焊接而成。这种接头的螺栓布置在角钢内部, 受结构本身的制约, 不宜使用2个及以上的连接螺栓。这种接头在受拉时, 会对主肢有较大的局部偏心弯矩, 因此采用这种接头的塔机其起重力矩更小, 一般在50tm以下为宜。

图3、图4及图5接头结构由方管或圆管、螺栓套焊接组成。主弦杆可为方形或圆形, 在其外围可布置更多的螺栓套, 连接的承载力可以更大, 应用范围更广。考虑到主弦杆外缘一般作为顶升时的导向轨道, 故一般最多能布置3~4个螺栓套, 塔机起重力矩一般控制在250tm以下为宜。图3所示2个螺栓的合力作用线不在主弦杆截面形心位置, 受载时会对主肢产生较大的局部偏心弯矩, 因此, 这种布置方式就显得不太合理, 较合理的布置形式如图4及图5所示。

图6接头结构由H型钢和若干竖向筋板等组成, 螺栓处于主弦杆的内部, 不影响主弦杆外缘作为顶升套架轨道使用, 另外当主弦杆受力较大时, 要求的H型钢截面积也相应较大, 主肢外形尺寸也随之增大, 主肢内部可布置4个或6个甚至更多数量的螺栓, 接头的承载力更大, 但螺栓布置受拧紧螺栓时扳手所需空间的限制, 因此该结构不适合小吨位塔机, 应用在300tm以上的塔机较为合理。

图7接头结构由H型钢和厚板焊接组成, 螺栓也处于主弦杆内部, 可布置2个以上的螺栓, 但如厚板与主肢之间没有加强措施, 则接头的承载力有限, 在同等情况下接头的承载力弱于图6接头, 该结构适合200~500tm左右的塔机。

承压型螺栓连接方式见图8, 这种结构承载的基本原理是通过螺杆剪切面来传递外力, 螺杆与孔为较小间隙的精制孔配合。为传递较大的外力, 则需采用数量较多的螺栓;但为使安装简单方便, 则螺栓数量不宜过多, 因为螺栓数量越多, 螺栓之间的受力也越不均匀;螺栓孔的尺寸精度、位置精度要求也更高, 这些特点决定了接头加工工艺复杂、烦琐;另外因承压螺栓数量多, 安装也比较困难, 故该结构一般建议用于200tm以内的塔机为宜。

1-角钢;2、4-连接板;3-螺栓副;5-单片横腹杆;6-单片斜腹杆

2.2 销轴连接

销轴连接的原理是通过承压和剪切来传递主弦杆内力, 力的传递路线十分简单明确。为减少轴孔间隙对塔身的影响, 配合精度要求较高。为传递主弦杆内力, 此类结构一般需有额外的鱼尾板或榫头等连接附件。有些连接结构销轴贯穿母材, 会对母材造成削弱, 因此, 在母材开孔部位必须补强。与螺栓连接结构比较, 销轴连接结构较为复杂, 工艺要求高, 成本自然也相对较高。另外, 对销轴表面处理有较高要求, 否则一旦生锈, 再次安装、拆卸将非常困难。

图9所示结构由角钢、内外鱼尾板或厚板、销轴等共同组成, 适合于单角钢结构, 因受角钢型号限制, 单角钢主弦杆承载能力有限。为保证两销轴承载均匀和安装方便, 鱼尾板及孔等尺寸、位置精度要求较高, 工艺成本较高。该结构适合于中等以上吨位塔机, 一般在60~300tm左右为宜。

图10所示结构由平行布置的双角钢、内外板和销轴等共同组成, 因销轴剪切面比图1所示结构多, 再加上双角钢的缘故, 其承载能力比图9所示结构大, 但该结构的缺点是:平行并列布置的双角钢被遮挡的内侧面防腐处理困难, 各尺寸、位置精度要求更高。因此, 出于成本上的考虑, 此类结构一般用于较大吨位的塔机, 如300~600tm。

图11所示结构由方管、方榫头和销轴等共同组成, 适合于方管结构, 因榫头处主肢开孔较多, 截面削弱较大, 母材局部必须补强;榫头通常采用高强度材料锻后加工, 孔精度要求也高, 因此这类接头的成本较高。采用该类接头的塔机通常吨位较大, 一般在300tm以上。

图12所示结构由连接板或方榫头和销轴等共同组成, 适合于H钢结构, 连接板或榫头通常采用高强度材料锻后加工, 与图11接头类似, 成本也较高。另外, 这种主弦杆不限于采用成型H型钢, 也可以采用钢板焊接组成的H型钢, 因此, 采用该类接头的塔机更大, 一般在400tm以上。

图13所示结构由连接耳板、连接板、销轴等共同组成, 适合于圆钢截面主弦杆, 连接板采用高强度材料锻后加工。因实心圆钢回转半径较小, 为保证主弦杆的稳定性, 必须采用较大直径的圆钢, 以获得较大的单肢计算长度, 因此采用该类接头的塔机通常起重力矩较大, 一般在500tm以上。

2.3 瓦套连接

瓦套连接其实也是螺栓连接的一种, 但因其连接构造特殊, 与其他螺栓连接有很大的区别, 所以单独列出分类。

瓦套连接亦称之为瓦套法兰盘连接, 也形象地俗称为哈夫抱瓦连接, 最早见于Linden 8000系列平头塔机。该系列塔身标准节均采用无缝钢管焊接而成, 标准节之间的连接构造颇为独特 (如图14) :每两节塔身标准节主弦杆接头之间上下相对, 相对的主弦杆接头之间通过法兰盘式端头的端面相对接, 其外围用2个半圆的、带有台阶式子口的抱瓦卡固, 然后再用4个直径较小的普通螺栓加以紧固 (哈夫, 即英语half的音译, 此即俗称的由来) 。接头螺栓采用内六方扳手即可安装, 故安装简单, 且迅速方便, 但抱瓦和接头体的加工精度要求高。这种塔身接头连接的特点是:上下两端构造完全相同, 通过法兰盘端面和抱瓦子口构造传力, 据试验, 采用这种连接构造最大可传递多达200t的轴力, 因此采用该类接头的塔机通常为大型或超大型塔机。

1-圆管;2-接头体;3-抱瓦;4-螺栓

3 标准节接头结构设计及选型注意事项

在结构有限元软件十分普及的今天, 和以往传统的手算相比, 对塔机整机结构进行电算分析也并非是很困难复杂的工作。众所周知, 节点设计是钢结构计算中的重点和难点, 而塔机塔身接头结构复杂, 且活动可拆卸, 更是节点设计中的重中之重:塔身整体结构的电算可选择合适且相对简单的梁杆单元进行有限元简化计算, 而要进一步对接头进行更为详细深入的细部计算, 需建立较为复杂的三维实体单元模型, 再加上目前在螺栓连接、销轴连接等方面的理论研究仍存在较大的争议, 至今没有定论, 完善的计算方法还在不断摸索中, 从而无法验证有限元计算结果的正确性, 因此在接头设计上, 应在不断总结吸收以往成熟经验的基础上, 采取手算和电算相结合的办法进行对比分析。

塔身标准节主弦杆及接头承受载荷的大小及方向是变化的, 产生的应力为交变应力, 直接影响到塔身及整机的疲劳寿命;在标准节主弦杆与接头过渡连接处, 其截面变化明显, 必然存在应力集中现象, 按照相关规范的要求, 对包括接头在内的塔身进行疲劳强度计算显得尤为重要。为了防止结构疲劳破坏, 在一些关键部位应采取适当的构造措施, 尽可能减小甚至消除应力集中。

塔机塔身标准节的安装与拆卸为高空作业, 且较为频繁。统计数据表明, 安装、拆卸时发生的事故在塔机事故中占有很大的比例, 且绝大多发生在增加或拆卸塔身标准节前后, 因此, 接头的设计选型应在保证受力符合规范的前提下, 把安全放在第一位。在结构的构造设计上, 应注意精打细算, 精益求精, 节点构造力求更为简洁, 尽可能减少零部件的数量及重量。在外观处理上, 不应强求对称美观和工艺方便。

4 结语

塔机塔身标准节接头结构型式的选择及设计没有一成不变的固定模式, 应根据塔机的类型、用途、起重性能、产品定位及远景规划, 并汲取以往经验等因素综合考虑、衡量, 尤其要根据生产厂家自身现有的制造条件, 以及工艺性、经济性等方面因素全面权衡和综合分析, 并结合产品系列化、模块化的要求, 再做出最终选择。

参考文献

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[3]刘佩衡.塔式起重机使用手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.

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[5]张质文, 虞和谦, 王金诺, 等.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社, 1998.

标准接头篇6

从上个世纪80年代开始,在光通信线路的接续和分歧上,光缆接头盒起到很好的驳接作用。尤其是,光纤通信发展到“光进铜退”的今天,光缆接头盒在通信领域上, 广泛使用。各大通信运营商,每年采购大批量的光缆接头盒,投入到光纤通信工程上。人们对光缆接头盒的指标性能、产品质量的要求越来越高。例如,国内电信3大运营商,每年对采购的光缆接头盒,必须进行选型检验和到货检验,严格把控产品质量,以确保通信质量。

2光缆接头盒的技术特性

光缆接头盒具有如下特点:

(1)适用范围广性:适用于骨架式、层绞式、束管式铠装和非铠装光缆,使用灵活。

(2)密封性:要求密封性强。产品采用优质硅橡胶密封圈密封。在缆孔口处,再用密封热缩管或自粘胶带密封。

(3) 耐气候性:要求有很强的耐气候环境的变化、恶劣。采用进口高强度优质复合材料,并添加抗老化剂; 光缆接头盒耐高低温,抗老化性能要求强,使用寿命长。

(4)机械强度高:具有良好的抗振、抗拉、抗压、抗冲击性、抗弯曲、抗扭转性能,坚固耐用。

(5) 结构合理性:光纤盘绕托盘,采用活页转动式, 可根据需要任意翻动,施工维护方便,光纤盘绕无附加衰耗,曲率半径≥ 37.5mm。

(6)要求有良好的防雷接地装置:光缆接头盒的接地功能,其内部的接地装置与光缆接地部位要进行电气连通,并保证光缆接头盒的金属构件与接地装置、光缆加强芯之间相互绝缘,以避免来自环境对光缆接头盒雷害的影响。

(7)寿命:接头盒材料老化寿命在20年以上。

3不同外观、结构的两种光缆接头盒

目前,通信领域中,主要存在两种不同外观结构的光缆接头盒:卧式光缆接头盒和帽(立)式光缆接头盒,用于各类野外架空、管道人井、地下直埋的直通或分支的光缆接续。如图1、2为卧式光缆接头盒,如图3、4为帽式光缆接头盒。

4两种光缆接头盒的性能差异性的分析、比较

光缆接头盒性能、质量,比较难达标的参数,主要体现在壳体材料、密封性能、气候环境的适应性(高、低温、温度循环试验)、抗机械性损害(抗振、抗拉、抗压、抗冲击性、抗弯曲、抗扭转性能)和防雷接地装置。

4.1光缆接头盒的壳体材料

光缆接头盒的壳体可分为塑料外壳和金属外壳。金属外壳的市场上比较少,一般采用PC塑料(树脂)或ABS+PC(树脂)塑料外壳。有抗摔、防水、耐冲击、耐磨、耐热、阻燃等特性。

4.2插损

目前,两种光缆接头盒,都几乎能实现光纤盘绕无附加衰耗,曲率半径≥ 37.5mm。

4.3光缆接头盒的密封性能

从结构上看,卧式接头盒由2瓣壳体组成,密封面积大,而且密封处不规整(如图2),壳体密封采用密封条; 相对而言,帽式的,密封面积小,密封处规整(密封槽, 是圆形),密封用密封圈。所以,帽式的壳体密封性比卧式容易实现。进出光缆口,帽式的采用热缩套管,密封性良好、牢固;卧式的采用防水绝缘胶,密封性能良好,牢固性没热缩套管好(在抗拉性能中体现出)。

4.4气候环境适应性

由于户外型光缆接头盒,使用在恶劣的、多变气候环境下,不少光缆接头盒使用几年后,出现漏气、密封性能下降。在温度循环试验(-40℃~ 65℃)中,发现不少光缆接头盒出现漏气现象。说明光缆接头盒的密封材料的热稳定性能差,因温度气候的变化,使得密封性能下降。

卧式光缆接头盒,普遍比帽式光缆接头的温度循环试验合格率低。如图5,卧式接头盒在常温下不漏气,经过温度循环试验后,出现漏气,盒内的气压下降。因为,所配置的密封胶比较软,在温度循环中,老化失去活性,在内部压力下流出,而起不到密封作用。

4.5抗机械性损害

运输和振动试验时,发现有些光缆接头盒外壳开裂受损。抗拉试验时,出现部分光缆接头盒的托纤盘移位变型、受损。图6为某公司产品到货检验时,抗拉力试验, 出现的产品质量不合格问题。抗冲击试验时,发现个别光缆接头盒外壳开裂。

4.6防雷接地装置的考核

在试验室,进行绝缘强度试验,光缆接头盒普遍能满足15k V的耐高压冲击的能力。实际使用中,偶有出现受雷击损害的例案。

表1,是某通信运营商2015年度光缆接头盒到货检验产品质量汇总。从表中,看出卧式与帽式光缆接头盒, 在密封性、耐气候环境性等方面的优劣。

5小结

采购光缆接头盒时,一定要明确光缆接头盒的使用场合、对象:

(1)所使用光缆的结构,即属于层绞式、中心管式或骨架式等。

(2)所使用的环境,即架空、直埋、管道或水下等

(3)光纤的类型,即单芯或带状等。

(4)网络结构,即是否需要将来下线、现场分支等。

光缆接头盒,出现在通信领域上应用的早期,由于帽式光缆接头盒的生产采用塑料模具没卧式的复杂、密封性能相对容易达标等优势。因此,帽式的光缆接头盒需求 , 比卧式的多。然而,现在市场发现,卧式的需求反而多过帽式的。因为,从安装和维护角度来说,卧式光缆接头盒, 安装、维护、扩容方便。但是,无论是用卧式的,还是用帽式的光缆接头盒,都应遵循产品质量优先的原则。

摘要：通过对卧式光缆接头盒、帽式光缆接头盒两种不同外观、结构的光缆接头盒,在指标性能、产品质量方面,进行分析、比较、研究,提出两种光缆接头盒在指标性能上的差异、优劣。为通信营运商采购光缆接头盒,提供指导、参考意见。

腰鼓接头的改进篇7

石油天然气及地质勘探钻井工程中, 防止井斜、纠正井斜变化是一个重要环节。防斜和降斜的方法很多, 一般采用刚性配合法防斜和钟摆法降斜, 这两种方法一直是我国各石油矿场广泛采用快速钻直井的重要措施。前者较突出的特点是配备较大刚性的钻铤和施加较大钻压的情况下, 井斜变化率和方位变化率减小, 能避免“狗腿”的产生, 即分叉现象。后者的基本原理是提高切点位置, 增加切点以下钻具重量, 加大减斜力, 从而起到减斜作用。合理使用稳定器就能达到这样的效果, 能提高井身质量和钻井速度, 降低钻井成本, 特别是在目前国际原油市场低迷的情况下, 尽量减少成本就显得尤为重要。腰鼓接头具有稳定器的作用, 又具有刮削功能, 可谓一机多用。

2 腰鼓接头的防斜与纠斜

实际操作中产生井斜的原因很多, 除了地质因素和安装质量以外, 钻具的配合、钻具在井内受力情况以及钻进技术参数的合理选择等, 都对井斜的产生有较大的影响。

增斜力:Fz=PSin Q

减斜力:Fc=q L/2Sinα

图中:P-钻压

Q-钻头轴线与井眼轴线间夹角

L-切点A以下的钻具长度

α-井斜角

q-钻具单位长度的重量

W-切点下的钻具垂直重量

由图1和图2可知:钻具下部受压弯曲和钻具在井内不居中, 都会增加切点A以下的钻具重量会产生减斜力。

当Fc>Fz时, 井斜度会减低。

当Fc

当Fc=Fz时, 井斜度稳定不变。

其实钻铤弯曲时的临界钻压比较低, 如果用降低钻压减少钻具的弯曲可以保证井身的质量, 那样就影响了进尺, 也不符合多、快、好、省的原则, 因此解决的方法是在钻铤产生弯曲处加上腰鼓接头以增加下部钻柱的支点, 增加一个支点, 弯曲的临界钻压可以提高1-3倍, 这时快速钻直井较为有利。防斜是要减小和消除增斜力Fz, 钻具在井眼内不居中是产生增斜力的根本原因, 腰鼓接头安装在钻具上能增加受压部分钻具的刚度, 则能使钻具居于井眼中心, 以减小或消除增斜力Fz, 防止井斜。减少钻具与井眼的间隙, 是增加下部钻具刚度的有效措施。如果使用大直径钻铤配两个以上大小尺寸的腰鼓接头, 会收到良好的效果。在使用三个腰鼓接头时, 最下面一个腰鼓接头和钻头直接相连接。由于各种原因井打斜以后, 为了能顺利钻达目的层, 必须进行纠斜, 这时也要安装大直径钻铤或在切点以上适当位置配上一个腰鼓接头。采用足够数量的腰鼓接头, 保持套管串位于井眼之间, 腰鼓接头应加在井经较小、井斜方位变化大的井段, 在井斜较大的下部井段, 适当加密腰鼓接头的数量。

3 腰鼓接头的刮削功能

腰鼓接头主要针对油田Á井下作业中套管里留下的残留物及井壁上留下的键槽而设计的, 产品采用五螺旋和六螺旋棱带构造, 棱带分为全封闭型和半封闭型两种, 选用优质钢材和先进的工艺方法生产制作, 工作外经按规律镶嵌数排硬质合金柱, 从数量、大小和排列方式上都与稳定器不同, 硬质合金柱硬度不低于HRC90, 结构简单、具有较高的抗弯能力和抗压能力, 还具有耐磨性好、刚性强、稳定作用平稳, 旋转阻力小等优点, 能够在正常起钻的情况下, 既可以刮削管壁、消除井壁上的键槽, 又可以扶正钻具, 获得防斜、降斜、稳定钻具方位的效果。

4 材料的选用及工艺路径

4.1 热处理方面要求

腰鼓接头在工作时承受扭矩、钻压、高压、因此本体材料经调质后, 力学性能、硬度应符合表一规定:

4.2 工艺路经

下料→粗车→热处理→无损探伤→精车→铣螺旋带→精车锥管罗纹→磷化→镶合金柱→喷漆→包装

4.3 产品图: (见图3、4)

材料选用40CrMnMo热处理硬度HB285-321

5 强度计算和检验

5.1 按照SY 5051-91钻具稳定器的规定, 腰鼓接头主要设计参数是:

a.本体外径:Φ196.9mm (73/4") 。b.最小水眼孔径:Φ71.4mm。c.上端母接头螺纹:65/8"REG LH。d.下端公接头螺纹:65/8"REG LH

5.2 根据腰鼓接头结构和工作性能, 选定校核本体接头抗拉屈服强度:

根据设计具体尺寸进行如下强度校核: