鍋爐單發(fā)散件包裝用骨架箱設(shè)計(jì)探討

徐錫峰

（南通萬達(dá)能源動(dòng)力科技有限公司，江蘇 南通 226001）

本企業(yè)擁有領(lǐng)先的科技能力，經(jīng)過不懈努力，近年來鍋爐產(chǎn)品出口量在持續(xù)提高，其中鍋爐零部件包裝技術(shù)同樣發(fā)揮了重要作用。為確保鍋爐產(chǎn)品完好無損地發(fā)運(yùn)到國外客戶現(xiàn)場(chǎng)，所以需要制定嚴(yán)格的鍋爐零部件包裝的標(biāo)準(zhǔn)和方法。因出口運(yùn)輸一般采用海運(yùn)方式，海運(yùn)費(fèi)一般按運(yùn)輸貨物的總體積與單價(jià)相乘計(jì)算得出。本著降低運(yùn)輸成本、增強(qiáng)市場(chǎng)競爭力的宗旨，在包裝設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況并結(jié)合本單位的包裝能力制訂既節(jié)約包裝材料又不浪費(fèi)體積的包裝方案。出口鍋爐零部件品種多樣及數(shù)量較多，這些零件均采用集中包裝骨架箱的方式來進(jìn)行包裝，本文針對(duì)骨架箱設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了必要的說明，同時(shí)對(duì)主要受力構(gòu)件強(qiáng)度校核及骨架箱尺寸的工藝設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了描述，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)提升的目的。

1 鍋爐的零部件特點(diǎn)

鍋爐是發(fā)電工業(yè)、廢氣回收工業(yè)和供暖等生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，具有節(jié)能、低耗、環(huán)保和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。其主要零部件名稱分別為鍋筒、蒸發(fā)器、過熱器、省煤器、熱水器、本體管路、鋼架、平臺(tái)、爐墻金屬件、護(hù)板、門類與密封、防雨裝置及儀表閥門等。以上各零部件的結(jié)構(gòu)各不相同，品種很多。因?yàn)楦髁悴考Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，其內(nèi)部的零件比較繁多，一般需要將各零部件有序運(yùn)輸?shù)接脩衄F(xiàn)場(chǎng)按圖紙進(jìn)行組裝后調(diào)試運(yùn)行，所以合理的運(yùn)輸包裝對(duì)各零部件的質(zhì)量保證起著至關(guān)重要的作用。

在鍋爐零部件中一般對(duì)鍋筒、蛇形管、集箱、大型鋼架、平臺(tái)及護(hù)板等采用專用包裝裝置，其余空間彎管及折板等形狀復(fù)雜且品種多的單發(fā)散件的包裝一般采用集中放置在骨架箱內(nèi)的包裝方式。

2 骨架箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 骨架箱主要結(jié)構(gòu)

選用結(jié)構(gòu)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)鍋爐零部件特點(diǎn)及包裝成本達(dá)到經(jīng)濟(jì)可靠的效果。經(jīng)過實(shí)踐考慮鍋爐零部件特點(diǎn)及包裝成本，最好選用較經(jīng)濟(jì)可靠的設(shè)計(jì)方案。該骨架箱結(jié)構(gòu)，主要由底部框架、側(cè)框架、頂部框架、鋼板網(wǎng)、起吊裝置及起吊裝置周圍的扁鋼框架組成，扁鋼框內(nèi)吊耳周圍不焊鋼板網(wǎng)。骨架箱結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 骨架箱結(jié)構(gòu)圖

2.2 鋼板網(wǎng)的規(guī)格選用

參照標(biāo)準(zhǔn)QB/T 3896—1999《鋼板網(wǎng)》，骨架箱底面及前后端面一般選用鋼板網(wǎng)d=4，骨架箱底面及兩側(cè)面一般選用鋼板網(wǎng)d=3。骨架箱外表面所焊接的鋼板網(wǎng)邊緣宜距骨架箱邊框邊緣距離一般應(yīng)不少于2 cm，骨架箱上部邊框要求距離不少于5 cm；且確保鋼板網(wǎng)邊角不彎曲翹起。避免防雨罩安裝或起吊時(shí)拉傷。鋼板網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 鋼板網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

為了統(tǒng)一選用，查看標(biāo)準(zhǔn)QB/T 3896—1999《鋼板網(wǎng)》網(wǎng)格尺寸[1]，具體如下。

1）鋼板網(wǎng)d=3mm；網(wǎng)格尺寸TL×TB=36mm×100mm。

2）鋼板網(wǎng)d=4mm；網(wǎng)格尺寸TL×TB=38mm×100mm。

2.3 骨架箱主要受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算[2]

2.3.1 骨架箱的基本設(shè)計(jì)參數(shù)

骨架箱內(nèi)所有貨物總凈重G為260 kN；

道路運(yùn)輸一般貨物限重為300 kN；

道路運(yùn)輸一般超限的貨物最大外形尺寸為17500 mm×2900 mm×2800 mm；

骨架箱所用材料的材質(zhì)均為Q235A。

經(jīng)查工具手冊(cè)得出許用應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)如下

式中：[τ]為許用剪切應(yīng)力；[σ]為許用拉應(yīng)力；[σc]為許用擠壓應(yīng)力；[τh]為角焊縫的抗壓、抗拉和抗剪許用應(yīng)力。

2.3.2 骨架箱底部框架的型鋼選用

1）結(jié)合道路運(yùn)輸對(duì)重量與外形尺寸的限制，以及結(jié)合鍋爐產(chǎn)品零部件的一般長度和寬度的尺寸，現(xiàn)將骨架箱的最大外形尺寸確定為11 m×2.9 m×2.8 m，骨架箱的總載荷最大為30 t。

2）骨架箱底框架為主要受力分析對(duì)象，一般由槽鋼與工字鋼根據(jù)尺寸要求裝配焊接制作完成，槽工字鋼上平面鋪鋼板焊接牢靠。骨架箱底部框架如圖3所示。

圖3 骨架箱的底框架結(jié)構(gòu)圖

3）由于骨架箱內(nèi)貨物品種較多，以及貨物放置的位置具有不確定性，骨架箱底框架受力情況比較復(fù)雜。為了保證骨架箱底框架的經(jīng)濟(jì)性及安全性，設(shè)計(jì)者在日常工作針對(duì)骨架箱最大總重及最大外形尺寸的場(chǎng)景下，進(jìn)行多次實(shí)踐總結(jié)出骨架箱底盤槽鋼和工字鋼的最小型號(hào)允許選用槽鋼14a和工字鋼14。

2.3.3 骨架箱吊裝用吊耳的選用

1）通過對(duì)骨架箱吊裝的綜合考慮，此起吊裝置選用板式吊耳，吊耳與底部框架接觸部位開坡口，單組骨架箱配置4只吊耳，對(duì)稱布置在底部框架兩側(cè)，保證對(duì)接焊牢靠。吊耳基本形式如圖4所示。

圖4 板式吊耳基本形式

2）為了便于計(jì)算并提高實(shí)用性，一般采用通過實(shí)踐檢驗(yàn)簡化后的方法計(jì)算驗(yàn)證板式吊耳的強(qiáng)度[3]。

3）剪切應(yīng)力校驗(yàn)如下。剪切應(yīng)力的最不利位置為a—b斷面，此強(qiáng)度計(jì)算過程為滿足強(qiáng)度校驗(yàn)要求。

4）拉應(yīng)力校驗(yàn)如下。拉應(yīng)力的最不利位置在c—d斷面（如圖4所示），此強(qiáng)度計(jì)算過程為滿足強(qiáng)度校驗(yàn)要求。

5）局部擠壓應(yīng)力校驗(yàn)如下。局部擠壓應(yīng)力的最不利位置為卸扣銷軸與吊耳內(nèi)孔壁結(jié)合處，此強(qiáng)度計(jì)算過程為滿足強(qiáng)度校驗(yàn)要求。

式中：hc為角焊縫的計(jì)算厚度；lw為角焊縫的計(jì)算長度。

其余次要受力構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算，在此不再贅述。

2.4 骨架箱內(nèi)貨物總體積

南通萬達(dá)能源動(dòng)力科技有限公司鍋爐產(chǎn)品出口一般采用陸運(yùn)與海運(yùn)結(jié)合的方式，鍋爐產(chǎn)品海運(yùn)費(fèi)用一般根據(jù)貨物包裝總體積與單價(jià)計(jì)算得出，可以看出節(jié)約貨物包裝總體積就能降低海運(yùn)費(fèi)用，應(yīng)在骨架箱設(shè)計(jì)時(shí)確保內(nèi)空間填充滿，充分利用骨架箱內(nèi)空間[4]。以下為作者多年來總結(jié)出的確定骨架箱尺寸的經(jīng)驗(yàn)方法。

2.4.1 根據(jù)骨架箱內(nèi)貨物體積測(cè)算骨架箱尺寸的計(jì)算方法

首先，逐一統(tǒng)計(jì)骨架箱內(nèi)所有零件的最大外形展開尺寸（長×寬×高），其次，將這些統(tǒng)計(jì)的長、寬、高相乘得出單獨(dú)體積累加出本骨架箱的總體積V，再次，根據(jù)本骨架箱內(nèi)貨物最長零件和最寬零件確定骨架箱的外形長度L和外形寬度尺寸B，然后，將以上統(tǒng)計(jì)得出的骨架箱內(nèi)部凈尺寸的總體積數(shù)據(jù)除以骨架箱的長度L和寬度尺寸B得出骨架箱的內(nèi)部計(jì)算高度h。最后，將骨架箱的內(nèi)部計(jì)算高度h乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)n（表1）得出該骨架箱內(nèi)部凈高度尺寸H。

2.4.2 測(cè)算骨架箱尺寸的計(jì)算公式

經(jīng)驗(yàn)公式步驟2：H=h×n。

2.4.3 測(cè)算骨架箱尺寸的系數(shù)

通過多年不斷摸索實(shí)踐，本人根據(jù)結(jié)合不同類型鍋爐內(nèi)的零件總結(jié)出了計(jì)算用的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)詳見表1。

表1 測(cè)算骨架箱內(nèi)部凈高度尺寸H的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)n

3 骨架箱的防護(hù)包裝

1）除了運(yùn)輸貯藏以外，還應(yīng)針對(duì)商品的運(yùn)輸特點(diǎn)及運(yùn)送和貯藏的環(huán)境、期限和條件等情況，對(duì)商品加以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)包裝。

2）保護(hù)包裝的類型一般分為防水、防潮、抗菌、防銹、防震、抗大氣腐蝕和局部保護(hù)等。

3）鍋爐零件在包裝前應(yīng)涂裝完畢及排除零件內(nèi)水份、污物和雜質(zhì)。其管接頭、焊接管道和各種承壓管子和管道都應(yīng)該進(jìn)行密閉干燥，并適當(dāng)加入防銹劑，加蓋塑料蓋或采取其他有效方法封口。要求其塑料蓋接口處應(yīng)纏繞3圈以上的壓敏膠帶固定。

4）產(chǎn)品在包裝時(shí)應(yīng)采取額外的防潮措施：骨架箱外應(yīng)覆蓋防雨罩，則防雨罩應(yīng)采用覆合膜材質(zhì)。木箱內(nèi)表面木板體上要鑲襯一層防水塑料薄膜，箱裝設(shè)備也需要做防水防銹處理。

5）對(duì)吊桿、U型螺栓等端部有螺紋部分的工件，宜在螺紋部位涂抹防腐蝕潤滑脂或套上塑料的配套螺紋保護(hù)套，加以防護(hù)和包扎。

6）對(duì)有法蘭的部位，如鍋筒集箱上的法蘭等，應(yīng)小心維護(hù)。采用防水蓋板密封或采用其他適當(dāng)?shù)拿芊獠牧?，在重要位置封口?/p>

7）骨架箱的貨物擺放時(shí)應(yīng)盡量使其中心位置居中靠下，貨物間需墊放防磨材料以防止刮傷相鄰貨物，凡貴重、易碎和需要防震的物品都要采用防震包裝等預(yù)防損壞的保護(hù)措施[5]。

8）因出口地區(qū)的特殊氣候條件和復(fù)雜運(yùn)輸作業(yè)過程，對(duì)各種機(jī)械設(shè)備、零部件都必須進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的包裝與保護(hù)。應(yīng)當(dāng)確保產(chǎn)品從制造廠到施工作業(yè)場(chǎng)的露天存放，12個(gè)月內(nèi)整個(gè)存放過程中有充分的安全措施進(jìn)行維護(hù)[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，以上為骨架箱設(shè)計(jì)過程的所有闡述內(nèi)容，通過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并解決了因鍋爐單發(fā)散件繁多導(dǎo)致難以確定骨架箱尺寸等問題，為今后公司更好拓展市場(chǎng)，提高競爭力打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。