板式吊耳設計及應用

1、在吊裝工程中經常使用板孔式吊耳，而相應的規(guī)范或參考資料沒有大于20t的板孔式吊耳的相關設計參數(shù)。通常板孔式吊耳的失效形式以吊耳板與設備本體的焊接強度不夠及板孔撕裂為多，易造成不安全因素。所以吊耳板孔的強度和焊縫強度是板孔式吊耳設計的最重要環(huán)節(jié)。本文僅介紹單板孔吊耳的設計計算，雙板孔吊耳的設計計算參照執(zhí)行。1 吊耳板孔的強度計算1.1 拉曼公式 圖1 板孔式吊耳 圖2孔壁承壓應力分布 圖3板孔失效形式圖1為板孔式吊耳的基本形式，即單板孔吊耳。圖2為板孔式吊耳在受外力作用下孔壁承壓應力分布情況。圖3為板孔式吊耳板孔強度不夠吊耳板被撕裂的主要失效形式示意圖。也就是說板孔失效是吊軸與板孔接觸所形成的接

2、觸壓應力過大，不是造成接觸處壓潰，而是吊耳在外力的作用下對吊耳板進行的剪切作用引起的。所以吊裝工程中常用拉曼公式來對吊耳板孔進行抗剪強度校驗。拉曼公式板孔校核表達式為： （1）式中：k動載系數(shù)，k=1.1；板孔壁承壓應力，MPa； P吊耳板所受外力，N；板孔壁厚度，mm；d板孔孔徑，mm；R吊耳板外緣有效半徑，mm；r板孔半徑，mm；吊耳板材料抗剪強度設計值，N/mm2；1.2 吊耳參數(shù)確定 從（1）式可以看出，當P、d卸扣、一定時，取 適宜的值可最節(jié)省材料，顯然，令，則。從理論而言，較為科學，但使用單板孔吊耳，還應考慮卸扣和繩扣連接時必須預留的間隙，顯然R值不宜太大。筆者認為，R=(34)r

3、較適宜。通常設計時，應首先按負荷選定使用的卸扣或受力軸的尺寸，則孔徑d=d卸扣+（1020）mm。因此，吊耳設計時應在R與上進一步做文章。首先，確定板厚，使根部焊縫的強度與設備本體局部穩(wěn)定性滿足要求。必要時，可延長焊縫長度或增加筋板加以解決。 圖4 吊耳板孔的加強其次，按R=(34)r選定R值。 再次，采取加補強板的措施增加板孔局部的強度。通常在吊耳孔處焊接單或雙面補強板。參見圖4。通過以上措施可以比較合理的利用材料。校核時需按照公式（1）中，來替換，即補強圈的半徑。2 吊耳板強度計算2.1 吊耳板材料選擇吊耳板選擇材料時，宜選擇與母材的材質相同或相近為好。施工現(xiàn)場一般選擇Q235、Q345等

4、普通材質的材料，且可焊性較好。按鋼結構設計規(guī)范對應的鋼材板厚取值，只要（1）式成立，吊耳板的強度可滿足要求。 2.2 吊耳板焊接與焊縫強度校核吊耳板焊接應有焊接工藝評定。焊縫應為連續(xù)焊，不應有夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。主受力焊縫應按JB4730-2005進行滲透檢測，級合格。焊縫強度按鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003選定焊縫的值,并進行校核。焊縫強度計算時，應具體分析。a. 當?shù)醵芾熳饔?，焊縫不開坡口或小坡口時，屬于角焊縫焊接，焊縫強度按鋼結構設計規(guī)范中式7.1.3-1校核，即： （2）式中：垂直于焊縫方向的應力，MPa；N焊縫受力， N=kP=1.4P, 其中k=1.4為可變載荷分項

5、系數(shù)，N;角焊縫的計算厚度，為焊角尺寸，mm；角焊縫的計算長度，取角焊縫實際長度減去，mm；角焊縫的強度設計增大系數(shù)，??； 角焊縫的強度設計值，N/mm2；b當?shù)醵芾熳饔?，吊耳板采用雙面坡口滿焊時，可按對接焊縫校核，即： （3）式中： k動載系數(shù)，k=1.1； L焊縫長度，mm；吊耳板焊接處母材板厚，mm； 其他符號意義同上。c當焊縫在三向應力狀態(tài)下受力時，按材料力學第四強度理論校核，即： （4）式中： 焊縫所受軸向應力，MPa； 焊縫所受彎曲應力，MPa； 焊縫所受剪切應力，MPa； 應當指出，雖然焊縫的強度計算滿足要求，但由于吊耳板與設備焊接處產生的焊接應力及連接面較小產生的應力集中，

6、使用吊耳時也不可能在設計的理想狀態(tài)下受力等原因，可能造成設備局部變形或將母材撕裂等不良后果。因此，應有以下有效安全措施：一是對焊縫進行焊后熱處理，以消除焊接應力，特別是當?shù)醵宓暮穸冗_到規(guī)范要求焊后熱處理的厚度時，必須進行進行焊后熱處理；二是在吊耳板與設備之間焊接連接筋板，增大了焊縫受力面積，同時也加強了局部穩(wěn)定性。焊縫強度計算時，應在不考慮連接筋板的作用下強度和局部穩(wěn)定性同時滿足要求。3 板式吊耳設計校核示例某設備吊裝抬尾需設計一載荷P=50t的板式吊耳，材質Q235A。選擇55t卸扣，卸扣軸直徑70mm，取板孔r=45mm，R=200mm，焊縫長度L=400mm。Q235A強度設計值， （GB50017-2003）。參照圖4。拉曼公式校核吊耳板孔強度板孔強度滿足要求。抬尾吊耳在受力最大時為拉伸狀態(tài)，按吊耳受拉伸校核焊縫強度。由式（2）按角焊縫校核由式（3）按對接焊縫校核，結果與（2）相差不大。焊縫強度滿足要求。4 結語我公司在惠州煉油項目1200萬噸/年煉油工程大件設備吊裝B標段施工中，通過對單板孔吊耳設計計算的規(guī)范化，用EXCEL建立了本文所述的力學模型，快速輸出數(shù)據，用CAD軟件將其按1：1比例繪出滿足吊裝負載能力的吊耳施工圖，在較短時間內順利完成56臺設備的吊耳設計工作并提交到設備制造廠，達到了事半功倍的效