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[摘 要]长输管道施工“点多、线长、面广”，具有较强的流动性。目前在石油天然气长输管道施工中，喷砂除锈设备往往由行走系统、动力系统、喷砂系统构成。国内80%的施工单位采用的喷砂除锈装置是撬装式组合设备固定在履带式运输车上。因此，该类型喷砂除锈装置自重较大，遇到南方承载力较差的水网地段和坡度较大的山坡较多地段时，设备的机动性受到限制。针对该项施工中的技术难题，通过开展了技术攻关，从南方水网地段常用的小型收割机通过性能好、机动性强等方面得到启发，研制出一种较好的适用于南方水网地段及山区地段机动施工的小型喷砂除锈装置。本文介绍了这种经济实惠，性能良好的自行式喷砂除锈成套装置。
[关键词]水网； 山区； 喷砂除锈；自行机械； 一体化
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0334-02
近年来，石油、石化工业迅猛发展，石油、天然气管道建设施工技术水平不断提高，对石油、天然气管道安装施工技术质量要求愈来愈高。管道施工补口过程中喷砂除锈工序是其中的一个重要工序。当前国内80%的施工单位采用的喷砂除锈装置是撬装式组合设备，就是将空气压缩机、喷砂除锈装置主机外壳、工件输送装置、螺旋输送装置等喷砂除锈装置固定在履带式运输车上。随着管道的连续施工，该成套装置随之向前移动。该类型喷砂除锈装置往往自重较大，遇到南方承载力较差的水网地段和坡度较大的山坡较多地段该设备机动性严重受限，直接制约了工程的顺利进行。怎么切合实际的提高喷砂除锈工序机械化施工水平，成了施工企业最值得思考的问题。
1现状及存在的主要问题
1.1现状
目前管道施工一般采用兩种方法：方法一：自制撬（爬犁）将成套喷砂设备、空压机、发电机等安装在自制撬上，组成撬装式设备。使用时用一台拖拉机牵引，进行施工作业。方法二：将喷砂设备、空压机、发电机等直接放置小货车车槽内。使用时将车开入作业带进行施工。
1.2存在的主要问题
1）撬装式可适应多种地形地貌作业，但设备体积大，造价高，设备调遣、转场不便，综合使用成本较高，仅适合大型管道施工。
2）车载式可适应的施工地形非常局限。只可用于旱地行走，遇沟壑、水渠、水田地段根本无法施工。效率极低，综合使用成本（汽车使用费用）相对较高。
2解决上述问题的途径和方法
主要包括以下几个方面：减少综合使用成本；设备能满足多种复杂地形施工作业；减少设备体积，提高自行能力，压缩转场运输费用；改善作业环境、提高设备使用的安全性能；减轻施工作业强度。
3方案设计
某施工单位在我国西南地区施工多年，河流、沟渠、水田都是喷砂除锈施工工序的难点，很多时候实现不了喷砂除锈。只有采取电动除锈或手工除锈，喷砂等级达不到设计要求，表面粗糙度达不到标准，影响补口的粘接强度。
通过观察我国华南地区水田作业的水稻收割机以及山区作业的甘蔗收割机受到启发。此种机械体积小、山地和水田的行走性能极好、载重性能良好。我们可以利用小型收割机底盘为载体组合喷砂设备成套装置。
4技术参数、设备结构设计
4.1设计参数的确定
根据西南地区的地形、地貌，借鉴履带式小型机械成功的设计经验，确定设计参数。
1）应用履带式小型机械的设计方法，根据西南地区的地形、地貌、种植农作物的实际情况，以及施工所要承载的空压机、喷砂罐、石英砂及施工人员等情况，设计和计算了履带式底盘的主要参数。并根据计算得出的主要参数，选择了适合本机的履带行走装置。
2）履带底盘总成参数：①动力全柴4102L发动机（48kW），（仅承担载重和行走部分动力）；②履带接动压力≦24kPa，最小离地间隙≧250mm ；③重量：1650kg；④外形尺寸：2000 mm×1200 mm×400 mm；⑤橡胶履带：400 ×90×48；⑥液压助力转向；⑦正常行走速度 0 .5～ 0.8 m/ s。
3） 空压机参数：①型 号：W3.0/5；②气缸数×缸径3×120 mm；③ 转 数1070 rpm；④排气量3 m3/min；⑤排气压力：0.5 MPa；⑥储气罐容积200 L；⑦配套动力S1115（22HP） 柴油机；⑧净 重：530 kg；⑨外形尺寸（L×W×H） 1710 mm×860 mm×1245 mm。
4） 喷砂设备参数：①型号：HC-1000-2G（手动双枪），HCE-1000-2G（电控双抢）；②喷砂罐外型尺寸：容积：0.6m3 高度： 1200mm直径：φ850mm重量：420kg； ③喷砂等级：Sa2.5～Sa3.0；④ 喷砂效率：与喷嘴口径、压缩空气流量及压力相关联（参见喷嘴选型表）；⑤压缩空气要求：流量≥3.0 m3，压力≥0.4MPa。
5）整机参数：①行走速度：行驶速度高v=2-4Km/h；②行走液压马达减速机工作压力PH=20MPa；③牵引力大，牵引能力92%（理论值）；④爬坡能力α>30°；⑤地比压力p=0.038MPa；⑥设备自重：3250kg；⑦适应地形：水田、山坡地；⑧设备可载重量：1200kg。
4.2结构确定
1）设计依据履带式小型机械液压—机械式行走系统设计依据为：①能适应水田、山地不同环境下驱动力的要求；②正常行走速度在 0 .5～ 0.8 m/ s， 转向速度在 0 .4～ 0.6 m/ s；③转速比要适当、操作灵活、便捷、低成本。
2）液压系统的设计采用液压马达为执行元件 ，选择变量泵 +定量马达系统。原件有：双向变量泵、补油泵、单向阀、高压溢流阀、棱阀、双向变量马达、滤油器、溢流阀、冷却器、旁路溢流阀等。
3）橇装底座：设计依据为外购履带行走底盘总成结构，空气压缩机结构结构形式和连接方式、喷砂罐结构和连接方式。设计、计算橇装底座的承载强度，刚梁结构、连接形式。
4）整体位置布局。为操作方便，将空压机和喷砂罐都置于整体装置的后方，石英砂摆置有行走操作台的左侧，另外还设置喷砂管放置架，工具箱等必要附件（图1）。
5装置制造、调试
（1）按以上技术要求，外购履带底盘总成、空压机总成、喷砂装置总成，按设计图纸制造橇装底座、护拦、遮阳棚、工具箱等附件。
（2）按设计要求将橇装底座与履带底盘总成组装、焊接为一体，再将空压机总成、喷砂装置总成护拦、遮阳棚、工具箱等附件组装于橇装底座上。
（3）查检装置安装质量，各部件单机运作情况。合格后进行现场整机运行实验。
（4）制造现场实验合格后，可进行施工作业。如图2所示。
6结论
（1）机械化施工是一个综合作业过程，其目标是实现整个过程最佳经济和技术效果。要做到管道的机械化施工，就必须根据工程的特点，按照管道施工内容和要求解决施工机械的合理匹配问题。满足施工工程对施工任务、质量、工期的最基本要求，保证工程的各项强度指标。提高施工机组对各种施工地段的适应能力。目的是提高机械的利用和施工任务的质量和效率，同时提高工程效益，降低机械成本。使机械的性能、生产能力适应管道施工的特殊要求，尽量降低设备的投资额。
（2）机械设备的匹配必须有利于施工，有利于机械利用率和完好率的提高，有利于提高机械化施工水平，有利于提高经济效益；必须适应管道施工地貌多变的特点，具有一定的应变能力。
（3）机械的技术规格必须满足既定工程的技术标准；在工艺允许的条件下，尽可能采用小型设备，减少转场成本。设备必须具有良好的机械性能、良好的可靠性。并保证为其安排足够的工作量；以此减少工程施工成本。
（4）施工机械的合理设计、制造以及科学的安全管理是实现管道施工机械化的重要保障。科学先进的施工设备匹配与管理不仅提高了机械设备的利用率，发挥机械的最大效能，而且能确保工程质量和工程任务的按期完成，产生良好的社会、经济效益。
作者简介：朱逸（1987-03）， 男， 汉族， 河南周口，本科，工程师。
[关键词]水网； 山区； 喷砂除锈；自行机械； 一体化
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0334-02
近年来，石油、石化工业迅猛发展，石油、天然气管道建设施工技术水平不断提高，对石油、天然气管道安装施工技术质量要求愈来愈高。管道施工补口过程中喷砂除锈工序是其中的一个重要工序。当前国内80%的施工单位采用的喷砂除锈装置是撬装式组合设备，就是将空气压缩机、喷砂除锈装置主机外壳、工件输送装置、螺旋输送装置等喷砂除锈装置固定在履带式运输车上。随着管道的连续施工，该成套装置随之向前移动。该类型喷砂除锈装置往往自重较大，遇到南方承载力较差的水网地段和坡度较大的山坡较多地段该设备机动性严重受限，直接制约了工程的顺利进行。怎么切合实际的提高喷砂除锈工序机械化施工水平，成了施工企业最值得思考的问题。
1现状及存在的主要问题
1.1现状
目前管道施工一般采用兩种方法：方法一：自制撬（爬犁）将成套喷砂设备、空压机、发电机等安装在自制撬上，组成撬装式设备。使用时用一台拖拉机牵引，进行施工作业。方法二：将喷砂设备、空压机、发电机等直接放置小货车车槽内。使用时将车开入作业带进行施工。
1.2存在的主要问题
1）撬装式可适应多种地形地貌作业，但设备体积大，造价高，设备调遣、转场不便，综合使用成本较高，仅适合大型管道施工。
2）车载式可适应的施工地形非常局限。只可用于旱地行走，遇沟壑、水渠、水田地段根本无法施工。效率极低，综合使用成本（汽车使用费用）相对较高。
2解决上述问题的途径和方法
主要包括以下几个方面：减少综合使用成本；设备能满足多种复杂地形施工作业；减少设备体积，提高自行能力，压缩转场运输费用；改善作业环境、提高设备使用的安全性能；减轻施工作业强度。
3方案设计
某施工单位在我国西南地区施工多年，河流、沟渠、水田都是喷砂除锈施工工序的难点，很多时候实现不了喷砂除锈。只有采取电动除锈或手工除锈，喷砂等级达不到设计要求，表面粗糙度达不到标准，影响补口的粘接强度。
通过观察我国华南地区水田作业的水稻收割机以及山区作业的甘蔗收割机受到启发。此种机械体积小、山地和水田的行走性能极好、载重性能良好。我们可以利用小型收割机底盘为载体组合喷砂设备成套装置。
4技术参数、设备结构设计
4.1设计参数的确定
根据西南地区的地形、地貌，借鉴履带式小型机械成功的设计经验，确定设计参数。
1）应用履带式小型机械的设计方法，根据西南地区的地形、地貌、种植农作物的实际情况，以及施工所要承载的空压机、喷砂罐、石英砂及施工人员等情况，设计和计算了履带式底盘的主要参数。并根据计算得出的主要参数，选择了适合本机的履带行走装置。
2）履带底盘总成参数：①动力全柴4102L发动机（48kW），（仅承担载重和行走部分动力）；②履带接动压力≦24kPa，最小离地间隙≧250mm ；③重量：1650kg；④外形尺寸：2000 mm×1200 mm×400 mm；⑤橡胶履带：400 ×90×48；⑥液压助力转向；⑦正常行走速度 0 .5～ 0.8 m/ s。
3） 空压机参数：①型 号：W3.0/5；②气缸数×缸径3×120 mm；③ 转 数1070 rpm；④排气量3 m3/min；⑤排气压力：0.5 MPa；⑥储气罐容积200 L；⑦配套动力S1115（22HP） 柴油机；⑧净 重：530 kg；⑨外形尺寸（L×W×H） 1710 mm×860 mm×1245 mm。
4） 喷砂设备参数：①型号：HC-1000-2G（手动双枪），HCE-1000-2G（电控双抢）；②喷砂罐外型尺寸：容积：0.6m3 高度： 1200mm直径：φ850mm重量：420kg； ③喷砂等级：Sa2.5～Sa3.0；④ 喷砂效率：与喷嘴口径、压缩空气流量及压力相关联（参见喷嘴选型表）；⑤压缩空气要求：流量≥3.0 m3，压力≥0.4MPa。
5）整机参数：①行走速度：行驶速度高v=2-4Km/h；②行走液压马达减速机工作压力PH=20MPa；③牵引力大，牵引能力92%（理论值）；④爬坡能力α>30°；⑤地比压力p=0.038MPa；⑥设备自重：3250kg；⑦适应地形：水田、山坡地；⑧设备可载重量：1200kg。
4.2结构确定
1）设计依据履带式小型机械液压—机械式行走系统设计依据为：①能适应水田、山地不同环境下驱动力的要求；②正常行走速度在 0 .5～ 0.8 m/ s， 转向速度在 0 .4～ 0.6 m/ s；③转速比要适当、操作灵活、便捷、低成本。
2）液压系统的设计采用液压马达为执行元件 ，选择变量泵 +定量马达系统。原件有：双向变量泵、补油泵、单向阀、高压溢流阀、棱阀、双向变量马达、滤油器、溢流阀、冷却器、旁路溢流阀等。
3）橇装底座：设计依据为外购履带行走底盘总成结构，空气压缩机结构结构形式和连接方式、喷砂罐结构和连接方式。设计、计算橇装底座的承载强度，刚梁结构、连接形式。
4）整体位置布局。为操作方便，将空压机和喷砂罐都置于整体装置的后方，石英砂摆置有行走操作台的左侧，另外还设置喷砂管放置架，工具箱等必要附件（图1）。
5装置制造、调试
（1）按以上技术要求，外购履带底盘总成、空压机总成、喷砂装置总成，按设计图纸制造橇装底座、护拦、遮阳棚、工具箱等附件。
（2）按设计要求将橇装底座与履带底盘总成组装、焊接为一体，再将空压机总成、喷砂装置总成护拦、遮阳棚、工具箱等附件组装于橇装底座上。
（3）查检装置安装质量，各部件单机运作情况。合格后进行现场整机运行实验。
（4）制造现场实验合格后，可进行施工作业。如图2所示。
6结论
（1）机械化施工是一个综合作业过程，其目标是实现整个过程最佳经济和技术效果。要做到管道的机械化施工，就必须根据工程的特点，按照管道施工内容和要求解决施工机械的合理匹配问题。满足施工工程对施工任务、质量、工期的最基本要求，保证工程的各项强度指标。提高施工机组对各种施工地段的适应能力。目的是提高机械的利用和施工任务的质量和效率，同时提高工程效益，降低机械成本。使机械的性能、生产能力适应管道施工的特殊要求，尽量降低设备的投资额。
（2）机械设备的匹配必须有利于施工，有利于机械利用率和完好率的提高，有利于提高机械化施工水平，有利于提高经济效益；必须适应管道施工地貌多变的特点，具有一定的应变能力。
（3）机械的技术规格必须满足既定工程的技术标准；在工艺允许的条件下，尽可能采用小型设备，减少转场成本。设备必须具有良好的机械性能、良好的可靠性。并保证为其安排足够的工作量；以此减少工程施工成本。
（4）施工机械的合理设计、制造以及科学的安全管理是实现管道施工机械化的重要保障。科学先进的施工设备匹配与管理不仅提高了机械设备的利用率，发挥机械的最大效能，而且能确保工程质量和工程任务的按期完成，产生良好的社会、经济效益。
作者简介：朱逸（1987-03）， 男， 汉族， 河南周口，本科，工程师。