装车系统气动小鹤管修复方法及专用工具的改造

鹤管是石化行业流体装卸过程中的专用设备, 又称流体装卸臂。它采用旋转接头与刚性管道及弯头连接起来, 一端与地面有关相连的油管固定连接, 另一端与罐车活动连接或者直接由罐顶入口插入罐车内, 以实现火车、汽车槽车与栈桥储运管线之间传输液体介质的活动设备, 取代了老式的充装软管连接。和老式软管相比较, 鹤管具有使用寿命长、检验周期短、操作强度低、可维修耐负压能力强、故障突发率低等优点, 具有很高的安全性, 是收发油料工艺中一种理想的专用设备, 也可广泛用于化学工业及其他行业收发各类液体原料[1]。

某炼化公司储运厂火车装车车间10线、11线使用的鹤管为气动小鹤管, 由3节不同内径的输油管套接而成, 鹤管由提升器升起和落下, 提升器一端连接绕线轮, 另一端固定在与第3节鹤管螺纹连接的分油头上。装车时, 绕线轮放长绳索, 输油管的自重使鹤管伸长到火车罐罐底, 通过分油头将油注入罐里, 通过分油头的缓冲, 减少了可燃气体的产生, 从而保证了安全生产。平时不用装车时, 由提升器将各输油管套接在一起, 拉起鹤管, 避免了鹤管的滴漏现象, 减少了油耗。

然而在生产作业中, 一些问题反复出现。在成品油装车时, 存在鹤管没有完全收起脱离火车罐体时, 火车就开动的情况。第3节输油管磕碰变形, 导致鹤管卡涩无法正常收放, 同时磕碰容易使提升器断裂, 分油头与第3节输油管连接处的的螺纹变形, 使之失效, 最终导致分油头歪斜甚至脱落[2]。一旦分油头掉入火车罐底, 不仅很难取出, 同时也污染了成品油, 带入杂质。

对于该类故障的修复方法, 只能是将鹤管拆卸下来外委修理。这种处理方法, 不仅在拆卸过程中, 作业人员要站在高处, 存在一定的安全风险, 火车场火车装车车间共计48套小鹤管, 每年需进行变形修复约10套, 共计9.8万元, 耗费人力物力。

原始故障修复方法存在459个问题:

(1) 外委修复变形鹤管费用较高; (2) 分油头与第3节输油管管口连接处的螺纹易损坏, 从而产生分油头的松动和脱落, 一旦掉落火车储油罐, 取出困难, 污染成品油, 影响产品质量; (3) 鹤管上方无合适吊梁, 检修作业施工困难[3]。

鹤管变形专修工具的外部为圆形底板和3根支撑筋构成的直径较第3节鹤管外径稍大的圆柱形框架, 内部为有锥度的顶压头、定位块和连接管。3根支撑筋的结构稳固可靠, 同时满足固定第3节鹤管的要求。材料选用45#钢, 该型号钢据有良好的加工性能和多方位的处理工艺, 能够起到良好的起到支撑固定鹤管的作用, 鹤管变形专修工具见图1。

挤压头材料选用40Cr, 调制处理使之硬度在230~300 HB。40Cr价格适中, 加工容易, 经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。挤压头外径与插入第3节鹤管内径相符, 并带有适当的锥度, 方便从内部插入变形鹤管, 实现对鹤管进行挤压修复, 使之恢复原状, 连接管也选用45#钢, 见图2。

专修工具使用方法:将变形的第3节输油管放在圆柱体框架内固定好, 在变形输油管内用适当口径活塞式顶压头进行顶压, 通过千斤顶推动顶压头前进, 实现在顶压头前进的过程中将管壁凹陷处向外顶开, 将缸体变形逐步校正。前进一定行程便加上连接管, 增大千斤顶的行程, 从而完成整根输油管的修复[4,5]。

当鹤管底部磕碰变形时, 螺纹失效, 分油头易歪斜甚至脱落。螺纹连接有制造、使用都简单, 联接可靠、使用方便、通用性好、可重复装拆使用等优点, 但是承压较低, 螺纹处容易腐烂。由于工况决定分油头和鹤管连接要有一定的抗变形能力。针对这种现象, 对分油头与输油管连接处进行改造。将铜质分油头和第3节鹤管口连接处损坏的螺纹车削掉, 在圆周上径向钻459个孔幷攻丝, 用螺钉将分油头固定在输油管底部。

在生产实践中, 改造后的分油头相比改造前的使用时间较长, 但仍然没有达到预期效果, 有待进一步提高。对方案原始提出二次改进措施:增加顶丝的数量, 以此增强连接处的强度;或改变分油头材质, 增加其强度, 在磕碰不可避免的情况下, 减少分油头的损伤;对提升器的绳索进行改造, 增大绳索直径以增加绳索的承重强度, 或使用强度更高的材料, 以此增加提升器的抗拉强度;与装置沟通, 减少鹤管未完全提升到位, 就开动火车的情况的发生, 从根本上杜绝磕碰的发生。

对气动小鹤管的常见故障提出了相应的解决方案并制作了专修工具, 成功地解决了管壁变形凹陷卡涩无法收放及管口连接处的螺纹损坏产生松动的问题。但方案仍有不足之处, 如吊装架容易摇晃等问题, 需要在今后的实际应用过程中逐渐的完善和改进。