彎管帶壓開孔與直管帶壓開孔相比存在哪些隱患？

彎管廣泛應用於鍋爐、石油化工、航空航 天等各種壓力容器中，是管道系統的重要組成部分。隨著現代技術的發展，管道的安全應用越來越受到工程輕量化的重視，而作為管道系統的重要構件，彎管的研究也受到越來越多的關注。

彎管的形狀和結構形式比較複雜，而且工程中使用的彎管受力複雜，對彎管進行準確的力學分析是進行彎管設計製造和結構可靠性分析的重要前提。而在彎管處進行帶壓開孔，則存在諸多的安全隱患。管道的維護及建設工程中，帶壓開孔工程必須要在彎管處進行帶壓開孔，則要進行對彎管的材質及建設時的藝進行全面瞭解，才能對彎管開孔作出準確的判斷。

在天然氣高壓管道建設和維護作業中，通常採用彈性敷設、現場冷彎彎管或熱煨彎管改變管道的走向。管道經過彎曲處理後，其管壁會發生強度及厚度的變化，還會因為變形其內部形成新的內應力。

管道在建設過程中，如採用彎制管道的方法，則管道的內側管壁受壓力，由於擠壓作用管壁由直線形變成圓弧形，管壁由於壓縮變短而增厚。而管道的外側管壁受拉力，由於拉伸作用管壁由直線形變成圓弧形，管壁由於拉伸變長而減薄。管壁減薄會使強度降低，為保證管壁減薄後仍有足夠強度，要求管壁有一定厚度，在彎曲段管壁減薄應儘量保持其均勻性彎曲。

在天然氣高壓管道彎制過程中，根據質量守恆可以得到以下公式：

φ*（r+D/2）*δ1=φrδ0 公式中：

φ為彎曲角度，rad

r為曲率半徑，mm

D為外直徑，mm

δ1

為彎曲後外側管壁壁厚，mm

δ0

為彎曲前管道管壁壁厚，mm

在對彎管進行帶壓開孔前，彎管的結構引數中，管徑的大小由流體的流量及工作溫度有關，彎管的彎曲度一般由經驗確定。在對彎管力學分析中，傳統的分析方法都做出了一定的簡化假設，與彎管的實際工作狀態存在一定的出入。流體流經彎管時的不均勻性；流體的流速彎管的彎曲度；管徑；彎管加工缺陷產生的橢圓度，這些因素對彎管的受力是否存在影響，一直沒有進行系經充的分析與研究。

流體流經彎管時，彎管內壁與流體相互作用，內壁的應力應與流體一致。從流體動力學的角度出發，對彎管內流體的應力、流速、壓力進行了分析研究，並由來自流體的壓力計算了彎管的應力分佈，討論了彎管結構引數：管徑、彎曲度、橢圓度、以及管內流體的設計壓力、流速對彎管受力的影響。為彎管的設計、製造、強度分析和工程應用提供了理論保證。

流體的應力計算公式：

p=PIJ+σ il

即流體的應力由兩部分組成，第一部分為各向同性且與黏性無關的分量即流體壓力；第二部分與

粘性

有關的分量。其中：σ為粘性流體作變形運動時，起抵抗變形的作用。

依據《先鋒管道帶壓開孔流程》中關於管道測量中有詳細方案，管道內具有壓力的流體流經彎管時，流體作用在彎管內壁上的壓力分佈是不均勻的，彎管內壁外側入口附近所受壓力較大，而內壁附近出口內側相對較小，而且隨著流體速度的增大，內外壁的壓力差相對增大，但速度變化對流體壓力分佈影響不大。由此可見，過去對彎管強度分析時，將彎管內壁所受壓力視為均勻分佈，且不考慮速度影響，是存在誤差的。透過有限元法對流體進行動力學分析，由來自流體的壓力研究彎管的應力特性是有必要的。

在其它引數相同時，彎管管徑增大，應力隨之增大，所以在相同條件下，管徑增大，所需壁厚增加，以滿足彎管強度的需要。

圓管段或圓錐管段在埠與其它圓管段或圓錐管段形成角連線時，角連線焊縫處不同管段由於變形的方向不一致而使應力形成了一定的角度從而使得在徑向形成了合力，這個合力可以有效阻止徑向變形。

彎管帶壓開孔

而在這種焊接彎管處進行帶壓開孔時，由於帶壓開孔刀為圓形且在帶壓開孔機設計時的進刀量為直管的情況下進行切削作業的。在彎管處進行帶壓開孔很有可能造成以下三種情況：

1。帶壓開孔刀切削焊接彎管時，對焊接的焊縫也同時進行了切割，容易造成焊縫由於震動或存在不規則的沙眼而使焊縫斷裂，造成開孔後彎管處洩漏。

2。帶壓開孔刀在焊縫處進行帶壓開孔作業，使原來焊接處不同管段變形方向不一致所形成的合力消失，造成向內彎曲變形或向外彎曲變形，而焊接的短節為圓形，則不能完全阻止這種變形的發生，造成彎管在焊接短節處斷裂。

3。帶壓開孔機的設計是在直管的條件下進行，其伸縮量也是按標準的管件長度來設計。而彎管在形成一定的曲度後會增加帶壓開孔的行程，如果計算不準確，則會造成帶壓開孔機的伸展量完全展開後也未能有效地鑽透彎管。簡單的說就是行程未到，因此，在帶壓開孔前應當對裝置進行改制和最佳化。

總之，管道帶壓開孔作業的點位選擇儘量避開焊縫及彎管處，更是由於一些管道的建設年代較為久遠，其管道內壁的受腐蝕情況及強度無法得到有效的測量和計算，因此，帶壓開孔作業選在彎管處是較為危險的，為管道系統後續的維護工作也將帶來隱患。而資料較為全面且能保證流體壓力及強度的彎管，則應當按照以上方法進行帶壓開孔開孔作業，但需要進行裝置的改制和最佳化來完成。