分析帶壓開孔振動原因，是保護設(shè)備的重要環(huán)節(jié)

在管道系統(tǒng)運行過程中振動是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。振動的理論分析是以牛頓定律為依據(jù)的，振動是指點或點系在它的平衡位附你的家人往返重復(fù)的運動。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，尤其是共振會使管道結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。在分析振動的原因時，要考慮彈性物體的擺動規(guī)律。

引起機械振動的原因是動力荷載，該荷載的特點是它的大小、方向、作用位置隨時間而變化，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、電動機、壓力不均、水錘效應(yīng)、管線周圍大型設(shè)備的高速振動所引起的共振等都是引起管道振動的原因。

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

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)時振動比較重要的環(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度、硬度和耐磨性。而在帶壓開孔機鉆頭進行管道鉆孔作業(yè)時，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)硬顆粒對帶壓開孔機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)及開孔長度通常會選用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)下有較高的蠕變強度與持久強度。

36Mn2V屬于中碳合金鋼，具有更高的強度和韌性。鉻元素的加入使得鋼材的淬透性，細化日粒，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，在定制鉆桿時應(yīng)根據(jù)不同場合和通用場合來分別定制帶壓開孔機鉆桿，以提高帶壓開孔機的適用性。

1.2鉆桿的加工

選取帶壓開孔機的材料后，開始進行下料生產(chǎn)。根據(jù)不同的帶壓開孔機型號切選取不同直徑和型號的鋼材進行切割截斷處理。如鉆桿為DN1600以上帶壓開孔機上使用時，還應(yīng)對鋼材兩端進行鍛壓熱擠壓處理，以形成有效的強度提高鉆桿初次啟動時的較大扭矩適應(yīng)性。

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

b.調(diào)質(zhì)處理。熱處理工序是為了加強帶壓開孔機鉆桿的整體力學(xué)性能，使其具有較強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間進行淬火。最后進行回火工藝，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。在對鉆桿進行調(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)處理后鉆桿會產(chǎn)生變形，通過校直使其恢復(fù)。

在帶壓開孔機鉆桿校直過程中，要通過兩種方法來進行校正。

2.1靜止調(diào)直。將鉆桿兩端相對應(yīng)的分成8等份。使用兩組激光測距分別測試4次。每次記錄下偏移點位，然后標(biāo)記進行初級靜態(tài)校正。

2.2轉(zhuǎn)動調(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，使用標(biāo)記尺進行測量。跳動較高的部位為首要調(diào)直目標(biāo)。

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

由于中心定位鉆工作點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。在鉆桿跳動時切削，帶壓開孔刀容易形成較大波動的切削軌跡，對管壁切削形成大鋸齒狀或波浪狀。對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一步向內(nèi)切削的阻力。而這些鋸齒狀的管道壁還會對刀壁進行磨擦并磨損刀具內(nèi)外沿。

3.長時間存放及保養(yǎng)

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

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