隨著我國國民經濟的高速發展以及居民生活水平的提高,全社會對能源的需求與工業之間的缺口日趨緊張。能源的需求就是發展的契機,水、石油天然氣等資源發展的空間越來越大,因此,管道工程的發展也越來越快,對帶壓開孔設備的需求也是越來越多,傳統的維搶修設備已經難以滿足日趨緊張的大口徑管線維搶修市場。因此需要使用帶壓開孔及帶壓封堵技術來實現管道的在線維護工作。
帶壓開孔刀是一種在水、長輸油氣等介質的管道中用于管道新建支線及管道維搶修時,所進行的管道帶壓開孔和帶壓封堵的設備施工過程中對管道進行切削時所用的刀具統稱,同時也被稱為套刀、筒刀、開孔刀等。
帶壓開孔刀一般型號是直接對應于管道的通徑標準,主要是DN50(DN20,32,40,50),DN80-200以及DN300,DN400,DN500,DN600,DN800,DN1000,DN1200,DN1400,DN1600及以上各型號。各種型號的開孔的尺距與中心距通過圓的計算公式及角度計算公司來計算。
帶壓開孔刀的硬質合金粒子的計算是根據設備轉動的轉速及粒子經過管道表面的速度(即角速度)來確定的。這個參數是個定值,可以參考《先鋒管道帶壓開孔機測試規程》中規定的范圍來進行選定。根據不同的材質,比如球墨鑄鐵與鋼的切削切速度不同,因此,在制作帶壓開孔刀時要嚴格區分開,并做好記錄和標記。
自來水、天然氣、石油輸送管道從早期的中小口徑、低壓力、短距離傳輸發展到目前大口徑、高壓力、長距離跨區域輸送,管道開孔技術伴隨著這些行業管道建設事業的發展而不斷更新變化,從早期的小型手動開孔機發展到目前可以進行大口徑內高壓液壓管道帶壓開孔機。
帶壓開孔刀的作用就是在帶壓開孔及帶壓封堵過程中,開孔刀中的硬質合金等刀粒對管道進行低轉速大扭矩地層層冷切削并最終形成管道U型板,被帶壓開孔設備帶出。要對帶壓開孔刀的生產工藝進行研究,就必須要懂得帶壓開孔機的工作原理和切削原理。
帶壓開孔機是隨著石油、天然氣、自來水等行業管道運輸的發展而產生的一種輸送管道維搶修專用機械設備,主要應用于鑄鐵、球墨、鋼質、PE、水泥等管道不停輸帶內壓情況下在管壁上相貫開孔。對管道實施帶壓開孔可以通過多種方式實現,但工程實踐證明:對運營管道實施帶壓開孔,采用冷加工切割的方式最為安全可靠。一套典型的管線不停輸在線開孔設備主要包括開孔機主機與開孔輔助設備,開孔輔助設備主要包括:帶壓開孔底座連接盤、閥門、管道三通(短節)、開孔刀、中心定位鉆、鉆桿等。
開孔輔助設備主要為管道開孔提供支撐、控制開孔機主機與管道之間的開關等輔助作用,各種液壓開孔機輔助設備差異不大。
帶壓開孔刀的主體材質的選擇需要進行扭矩測算來選用材料,一般來說,25#與45#鋼材相比具有可塑性和易焊接,但強度要差一點,但優點是成本較低,適合大批量的制作。帶壓開孔刀的設計應當采取輕量化設計。
帶壓開孔機是實施管線在線不停輸開孔的主要設備,工作原理是利用能沿開孔機軸向伸縮的鉆桿帶動刀具或者塞柄進給、退刀,同時液壓馬達通過變速箱帶動鉆桿的扭矩,能夠帶動刀具實現旋轉切削,目前國內外管道開孔機的主要差異體現在實現開孔機動作功能的傳動結構、動力方式、操控方式及開孔機工作狀態監測方式。