水管法兰盘集中焊接平台的研制及应用

1 存在问题及工艺改进

1.1 当前技术概况

井下供水水管法兰盘焊接是供水队的一项工作内容，水管法兰盘的焊接工艺要求较高，需求量也较大，是一项较为繁重的工作。我矿水管法兰盘的焊接依旧停留在较为原始的个体劳动层面，通过对现有状况进行分析，水管法兰盘的焊接存在以下弊端：

1) 焊接劳动强度大，效率低。现有的水管法兰盘焊接仍是逐根进行，水管平行地面，边焊边转动，焊完一头，拖着电焊钳和手把线再去焊另一头，来回往返，工作量大且电焊工操作困难。如果2名电焊工同时焊两头的话，会由于两者熟练程度的不同，相互影响操作，并且所有工序过程只能焊一根，搬一根，既费时又费力。

2) 焊接操作不便，质量不高。由于水管与地面平行，法兰盘与地面垂直，遮挡焊口，所以在进行焊接时角度不合适，操作不便。一是员工容易被电弧伤害到眼睛和脸部；二是由于没有合适的固定装置，焊接过程中不能完全保证水管与法兰盘完全垂直，水管法兰盘的焊接质量存在瑕疵，给井下使用中水管法兰盘的精确对接带来影响。

1.2 工艺改进

对水管法兰盘的焊接进行工艺改进，制作一个可集中上料、集中下料的操作台，以达到集中焊接的目的。通过本装置的技术革新，能够实现对114～356 mm各种规格型号水管法兰盘的集中焊接，每批次可同时焊接7～12根管，可保证2名电焊工同时操作。该平台由底座、龙门、承载平台、超吊平台、提升绞车五部分构成。承载平台可实现180°旋转，通过旋转可将水管两端对调，起吊平台可将水管固定，通过绞车牵引改变水管与地面的角度，最大可与地面垂直，从而为水管法兰盘的焊接提供最佳的操作角度。焊接过程可按批次完成上料、焊接和卸料，实现集中作业。此装置可有效改善原有的焊接工艺，一来省时省力，降低员工的劳动强度，提高了工作效率；二来方便电焊工的操作，保证了焊接质量，同时也保护了电焊工不受伤害。该装置是在工作实践经验中自主研发的，改变了原来因工艺落后而无法满足井下水管需求的现状，在同行业中处于领先地位。

2 水管法兰盘集中焊接平台的结构与操作方法

2.1 水管法兰盘集中焊接平台结构组成

1) 基础及龙门架由工字钢焊接而成，是焊接平台的主体构架，起吊平台及承载平台的运作都在龙门架下进行。基础嵌入墙体，龙门架与基础垂直焊接，龙门架顶部中央固定一凹轮，供钢丝绳往返运动且保证润滑，钢丝绳一头与起吊平台连接，小绞车牵引实现起吊平台与地面角度的调节。

2) 起吊平台是由槽钢焊接而成的方形框架，上覆盖钢板，是承载平台的载体，近墙端有转轴，并通过转轴与基础相固定，远墙端有吊装环，与牵引钢丝绳相连接。

3) 承载平台是由槽钢焊接而成的方形框架结构，两端有限位销，可依据所焊钢管管径不同而随意调节间隙，每个对应间隙中放置1根钢管，每次焊接可放置7～12根水管，承载平台正中心有轴承，与起吊平台正中的转轴相配合，起吊平台与承载平台通过轴与轴承连为一体，转轴端部有孔插入销子防止二者分离。承载平台下方以转轴为圆心，2 m半径圆的切线方向固定6个小轮，可推动承载平台在起吊平台钢板上180°转动，起吊平台与承载平台见图1，图2。

图1 起吊平台

图2 承载平台

2.2 水管法兰盘集中焊接平台操作步骤

1) 根据需求，将不同管径的多根水管置于承载平台之上，并在相应位置插入限位销，以防止钢管左右晃动，在起吊平台左右两侧的穿孔内插入穿条，以固定水管，保证在起吊平台调节角度和法兰盘焊接时，水管不会倒落。

2) 将法兰盘套入水管，点焊固定。

3) 将钢丝绳头的铁钩钩入起吊平台前端的吊装环内，并将钩口封闭，以防钩意外滑脱。

1) 根据需求，将不同管径的水管置于承载平台之上，并在相应位置插入限位销，以防止钢管左右晃动，在起吊平台左右两侧的穿孔内插入穿条，以固定水管，保证水管在起吊和焊接过程中不倒落。

5) 电焊工开始焊接，此时焊接角度最佳，焊条可探到法兰盘的任何位置，也可以保证2名电焊工分别从两侧对向进行焊接。

6) 焊接结束后，摘开保护小链，将起吊平台放至起始位置，抽出穿条，转动承载平台180°，将水管两端对调，对另一端进行焊接。

7) 重复步骤2至步骤5，水管法兰盘焊接完成。

3 关键技术及创新点

3.1 安全保障

1) 钢丝绳挂钩有防脱挡板，挂好吊装环后，可用钩口封闭，防止挂钩意外脱落。

2) 起吊平台两端有穿孔，当承载平台装好水管后，可穿入穿条，将水管、承载平台、起吊平台三者固定为一体，防止水管倒落。

3) 龙门架两侧各有1根保护小链，当起吊平台吊至与龙门架平行位置时，将保护小链挂入起吊平台两侧的孔内，以防止起吊平台因意外而倒落。

4) 龙门架顶部有限位开关，通过绞车开关实现电气闭锁以防止起吊平台到达与龙门平行位置后绞车继续牵引。

3.2 创新点

2) 焊接一端结束后，摘开保护小链，将起吊平台放至起始位置，抽出穿条，转动承载平台180°，将水管两端对调。

4) 启动绞车，将起吊平台拉至与地面垂直位置，此时钢管直立，法兰盘与地面平行，将起吊平台两端与龙门用保护小链进行连接，以防起吊平台晃动或倒落。

3) 每次焊接可同时焊接7～12根管，可2名电焊工同时焊接，焊接完成后可集中装料、卸料。

4 项目的经济效益和社会效益情况

4.1 经济效益

通过对本水管法兰盘焊接平台的研制和改进，一个月焊接水管法兰盘较以前平均约多2 000 m，这样每年可为矿上多创造效益约10万元，取得了可观的经济效益。

4.2 社会效益

通过对本装置的使用，在很大程度上降低了工人的劳动强度，增大了安全系数，减少了投工数量，每年可节省约900工时。改变了原来因工艺落后而无法满足井下水管需求的现状，取得了良好的社会效益。