分析帶壓開孔振動(dòng)原因，是保護(hù)設(shè)備的重要環(huán)節(jié)

在管道系統(tǒng)運(yùn)行過程中振動(dòng)是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。振動(dòng)的理論分析是以牛頓定律為依據(jù)的，振動(dòng)是指點(diǎn)或點(diǎn)系在它的平衡位附你的家人往返重復(fù)的運(yùn)動(dòng)。因此，任何具有彈性的結(jié)構(gòu)物，當(dāng)使它離開平衡位置后都可能發(fā)生振動(dòng)，尤其是共振會(huì)使管道結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。在分析振動(dòng)的原因時(shí)，要考慮彈性物體的擺動(dòng)規(guī)律。

引起機(jī)械振動(dòng)的原因是動(dòng)力荷載，該荷載的特點(diǎn)是它的大小、方向、作用位置隨時(shí)間而變化，從而使管道結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生加速度而形成慣性力。架設(shè)于管道系統(tǒng)中的中繼泵、電動(dòng)機(jī)、壓力不均、水錘效應(yīng)、管線周圍大型設(shè)備的高速振動(dòng)所引起的共振等都是引起管道振動(dòng)的原因。

管道帶壓開孔作業(yè)所引起的振動(dòng)主要由鉆軒轉(zhuǎn)動(dòng)、管道切削以及介質(zhì)在開孔時(shí)所形成的渦流、溫差等造成振動(dòng)等。這些振動(dòng)所形成的慣性力是否對(duì)帶壓開孔作業(yè)有所影響，下面就簡(jiǎn)要對(duì)鉆桿的振動(dòng)進(jìn)行分析，其它方面放在以后的文章中進(jìn)行闡述：

1.鉆桿的制造環(huán)節(jié)

鉆桿的制造環(huán)節(jié)是減少帶壓開孔作業(yè)時(shí)振動(dòng)比較重要的環(huán)節(jié)。鉆桿在使用過程中必須能夠隨受巨大的內(nèi)外壓力，這使得鉆桿必須要有足夠高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。而在帶壓開孔機(jī)鉆頭進(jìn)行管道鉆孔作業(yè)時(shí)，因鉆頭斷裂、磨平等情況下，不能發(fā)生彎曲變形。因此，鉆桿的材料前提是應(yīng)能進(jìn)行調(diào)質(zhì)。

使用鑄造的鉆桿因其本身具有砂眼、夾渣等缺陷，而且不可調(diào)質(zhì)，天然地造成鉆桿不可使用性。因砂眼及夾渣的現(xiàn)象，在顯微鏡下顯示凹凸不平的表面，尤其是鑄造的鉆桿內(nèi)部含有其它雜質(zhì)硬顆粒對(duì)帶壓開孔機(jī)的密封及銅套形成永久的拉傷而造成泄漏事故。

1.1鉆桿材料成分

在管道帶壓開孔鉆桿生產(chǎn)過程中，根據(jù)管道材質(zhì)及開孔長(zhǎng)度通常會(huì)選用35CrMO和36Mn2V兩種材料。其中35CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼材，具有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及較高的疲勞極限，淬透性較40Cr高，高溫狀態(tài)下有較高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度。

36Mn2V屬于中碳合金鋼，具有更高的強(qiáng)度和韌性。鉻元素的加入使得鋼材的淬透性，細(xì)化日粒，減小過熱敏感性，但增加了鋼材的回火脆性的敏感性。適量加入鉬元素不僅可以提高鋼材的淬透性，消除鉻元素帶來的回火脆性，并使其在調(diào)質(zhì)后能獲得較高的沖擊韌性。

因此，在定制鉆桿時(shí)應(yīng)根據(jù)不同場(chǎng)合和通用場(chǎng)合來分別定制帶壓開孔機(jī)鉆桿，以提高帶壓開孔機(jī)的適用性。

1.2鉆桿的加工

選取帶壓開孔機(jī)的材料后，開始進(jìn)行下料生產(chǎn)。根據(jù)不同的帶壓開孔機(jī)型號(hào)切選取不同直徑和型號(hào)的鋼材進(jìn)行切割截?cái)嗵幚?。如鉆桿為DN1600以上帶壓開孔機(jī)上使用時(shí)，還應(yīng)對(duì)鋼材兩端進(jìn)行鍛壓熱擠壓處理，以形成有效的強(qiáng)度提高鉆桿初次啟動(dòng)時(shí)的較大扭矩適應(yīng)性。

a.對(duì)鉆桿的刀具裝載部分與鉆桿的推進(jìn)部分按《先鋒管道帶壓開孔機(jī)生產(chǎn)流程》中7.1.6及7.2.4條款規(guī)定進(jìn)行粗車加工處理。

b.調(diào)質(zhì)處理。熱處理工序是為了加強(qiáng)帶壓開孔機(jī)鉆桿的整體力學(xué)性能，使其具有較強(qiáng)的硬度和良好的塑性及韌性。調(diào)質(zhì)分為高溫奧氏體化，在標(biāo)準(zhǔn)的溫度并保溫一定時(shí)間進(jìn)行淬火。最后進(jìn)行回火工藝，主要是消除淬火和正火所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力并增加鉆桿鋼材的延展性及韌性。

2.鉆桿的校直。在對(duì)鉆桿進(jìn)行調(diào)質(zhì)過程中，鉆桿在經(jīng)歷淬火過程中的組織應(yīng)力熱應(yīng)力的作用，調(diào)質(zhì)處理后鉆桿會(huì)產(chǎn)生變形，通過校直使其恢復(fù)。

在帶壓開孔機(jī)鉆桿校直過程中，要通過兩種方法來進(jìn)行校正。

2.1靜止調(diào)直。將鉆桿兩端相對(duì)應(yīng)的分成8等份。使用兩組激光測(cè)距分別測(cè)試4次。每次記錄下偏移點(diǎn)位，然后標(biāo)記進(jìn)行初級(jí)靜態(tài)校正。

2.2轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)直。將鉆桿放入調(diào)直車床，兩端分別固定，分別以30、50、80的速度使鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使用標(biāo)記尺進(jìn)行測(cè)量。跳動(dòng)較高的部位為首要調(diào)直目標(biāo)。

帶壓開孔機(jī)的鉆桿跳動(dòng)會(huì)直接影響管道開孔刀進(jìn)行管道切削作業(yè)的效果。鉆桿的振動(dòng)直接影響中心定位鉆工作點(diǎn)位偏移，形成橢圓形工作區(qū)域。在帶壓開孔刀進(jìn)行管道切削時(shí)，刀具會(huì)隨著鉆桿的跳動(dòng)而變得切削軌跡變化。

由于中心定位鉆工作點(diǎn)位偏移和帶壓開孔刀切削軌跡變化造成：

a.管道切削不完整。在鉆桿跳動(dòng)時(shí)切削，帶壓開孔刀容易形成較大波動(dòng)的切削軌跡，對(duì)管壁切削形成大鋸齒狀或波浪狀。對(duì)刀齒形成一定的沖擊力，容易造成刀齒破損或斷裂。

b.效率降低。由于以上原因形成的鋸齒狀和波浪狀的管道壁，極大地增加了帶壓開孔刀進(jìn)一步向內(nèi)切削的阻力。而這些鋸齒狀的管道壁還會(huì)對(duì)刀壁進(jìn)行磨擦并磨損刀具內(nèi)外沿。

3.長(zhǎng)時(shí)間存放及保養(yǎng)

鉆桿在帶壓開孔工程完成后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)清理表面泥砂及灰塵。涂油并保存于濕度較小且通風(fēng)處?kù)o懸存放。

總之，看似不起眼的鉆桿如果保養(yǎng)不當(dāng)，會(huì)造成管道帶壓開孔時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象并嚴(yán)重影響帶壓開孔效率及刀具磨損。