由壬钳的研制及应用

宋辉辉

摘 要：针对由壬使用过程中存在的容易造成人身伤害及设备损坏的问题，研制了由壬钳；该由壬钳主要由由壬钳头及把手组成，使用方便，可满足现场上、卸由壬的需要，达到标准及常用方式的要求；经过多次的现场试验，可以满足现场需要，具有推广应用价值。

关键词：由壬；可行性；标准；应用

引言

由壬是一种能方便安装拆卸的常用管道连接件，在石油修井、钻井及储运过程中有着广泛的应用，使用由壬连接时常用大锤锤击其侧翼，使由壬挤紧，但由于由壬的侧翼较小（50mm以内），这样操作存在大锤锤击伤人及使用大锤的工人自己受伤的可能，同时管路上的压力表等易损件也容易受到破坏，为此研制了由壬钳。

1技术分析

1.1可行性分析

3 1/2油管的最大上扣扭矩可达5.5 ，人工使用管钳进行上、卸扣时可满足要求，因此认为人工使用类似管钳的工具可达到5.5 的扭矩。根据标准GB/3287-2001及SH/H3424-2011的规定[1.2]，由壬的安装扭矩大于等于203 即可满足要求，因此，设计由壬钳可达到扭矩要求。另外，根据常用人工锤击方式可满足由壬的使用，可计算大锤锤击由壬侧翼时的扭矩看是否可满足需要。根据现场测量及工人的操作情况，可对冲击扭矩计算如下：

（1）锤头的下落高度

根据现场工人操作过程，可以估算出大锤从最高点至接触点的垂直距离H。人体高度h1：1700mm；手臂长度h2：500mm；锤子手柄握锤处至锤头高度h3：300mm；由壬侧翼据地面高度：300mm-1000mm不等，取最小值300mm；锤子的下落高度为：H=h1+h2+h3-h4=2200mm。

（2）锤头与由壬侧翼撞击前的速度

锤头下落过程中，工人对锤头施加的力及空气的阻力相对于锤头的重力来讲可以忽略，因此可将锤头的下落过程简化为自由落体运动，所以在锤头接触由壬侧翼时，根据动能定理 ，可计算其速度为：

（3）锤头冲击力

根据调研，现场常用的锤头重量为4.5kg；錘头在自由落体后接触到由壬侧翼，将迅速减速为零，这一过程遵循动量定理 （碰撞时间t一般为毫秒级别，取0.002s[3]），可计算锤头冲击力为：

由壬常用的规格最大为100mm，因此锤击时由壬挤紧扭矩为：

即便考虑计算的不准确性，增加2-3的系数，锤击时由壬的挤紧扭矩最大也就达2.1 。通过上述计算及分析可以看出，可以设计由壬钳来实现由壬的挤紧。

1.2结构组成及技术原理

如图1所示，由壬钳主要由由壬钳头、把手两部分组成，其中由壬钳头上有两个孔和由壬的侧翼配合，由壬钳头和把手间可通过销孔进行固定，使用时先把由壬钳头放到由壬上，再将把手插到由壬钳头上通过销轴固定即可。

1、由壬钳头；2、把手

图1：由壬钳结构示意图

1.3主要技术参数

由壬钳头规格：25mm、50mm、75mm、100mm把手长度：800mm、1000mm、1200mm

2现场应用

为了研制由壬钳的性能，分别在修井现场管线快速连接、水泥车打压管线快速连接及注汽管线快速连接等开展了现场试验，试验应用过程中可实现由壬的快速连接，满足了现场的需要，达到了设计要求。

3结论

研制了由壬钳，实现了不使用大锤锤击连接由壬；通过现场试验证明，由壬钳可满足现场由壬快速连接的需要。

参考文献：

1、GB/3287-2001 可锻铸铁管路连接件.

2、SH/T 3424-2011 石油化工锻钢制承插焊和螺纹活接头.

3、奕松强、夏菁.利用碰撞原理拆卸大型传动件的实践[J].新疆钢铁，1999（1）：27-29.