馬鞍三通管卡用于管道帶壓開孔中無法焊接的管道進行新建支路并帶壓開孔的管件。其中,鑄鐵管、球墨鑄鐵管、水泥管道、PE管、PVC管道均使用馬鞍三通進行管道帶壓開孔作業。
馬鞍三通的管路或管材柔性連接的可調預緊式密封馬鞍接頭,包括筒體。整體分為兩部分,其中筒體的一端具有馬鞍體,筒體外壁套裝有馬鞍墊用于帶壓開孔時管道介質的密封。馬鞍墊通過粘接并緊固螺栓后實現與管道壁貼合和固定。
馬鞍三通又稱法蘭式兩合三通,其產品屬于管道預分卡,在管道帶壓開孔工程施工中得到了具體地應用。
而馬鞍體一端與支路管道連接開口處有兩種形式的連接方式:一種為絲扣連接,一般用于壓力較小且空間受限的空間使用。另一種使用法蘭連接,這種形式的馬鞍三通為帶壓開孔工程施工中常用的配件。
馬鞍三通依據不同的管道材質因生產用途及承壓標準不同因而有不同管材的尺寸范圍,而相同材質的管道因為生產及用途不同也具有不同的緊固范圍。再加上各管道運營企業不同時期采購的管徑不同,因而造成了馬鞍三通不能完全匹配的情況出現。
因此,在購買和使用馬鞍三通管件之前,應當做好兩個方面的測量工作:
1.詳細詢問生產廠家的馬鞍三通的緊固范圍及緊固等級、承受壓力、馬鞍接頭尺寸及法蘭的標準等具體詳細的指標;
2.找出需要管道帶壓開孔正在運行管道竣工資料及后期工程變更資料以及管道維護維修記錄。并對預先進行帶壓開孔的管道進行土方開挖進行實測。實測時,應當去除管道防腐層及管道腐蝕部分,去除附著的石子、泥土等進行圓周測量的方法進行。測量管道圓周時,應當沿管道90度垂直作橫剖測量,這樣測量的數據才更加接近實際數值。并結合以上資料來確定管道的通徑及壁厚。
3.管道帶壓開孔工程作業時應盡量避免管道的銹蝕、焊接等部位。
管道開孔和馬鞍三通在承受內壓下會引起局部應力集中,一般在孔邊最高。目前在各國的設計標準和規范中,采用在開孔邊沿進行補強或局部加厚管壁,以減少應力集中系數,在管道開孔接管和三通的經驗設計分析中,沒有進行單獨的驗算,僅憑經驗進行。目前管道開孔的三通設計有多種原則,如等面積補強;極限分析補強法;安定分析補強;壓力面積法。這些分析方法都是近似的根據經驗分析和評估,帶有一定的局限性。
管道開孔和三通結構應力分析的邊界條件,首先在三通端部施加固定約束,以限制彎管的剛體位移;在管道的對稱邊界上施加對稱約束。三通的載荷包括三通內壁的壓力端部的附加彎矩。
結構尺寸參數對管道開孔和三通應力的影響分析,在其它條件不變的情況下,改變開孔孔徑的大小以后,應力有所變化。管徑增大后,應力分布基本沒有變化,但連接處的應力集中增大了,因此對于孔徑比較大的管道,在管道上開孔和連接三通時,應特別注意應力集中的影響,以提高管道的壽命。在開孔處增大壁厚以及管道開孔和三通在連接處增大壁厚以后,應力分布略有改變,變化不大,但應力集中數值減少了很多。所以進一步分析證實,管道開孔和三通可以通過在連接處增大壁厚以減少應力集中是正確的。隨著壁厚的增大,應力集中不斷減少,但這樣也增加了管道的重量,所以在管道開孔和三通的設計中規定,一般壁厚增大的值與開孔去除的材料相一致,以保證管道重量基本不變。
在帶壓開孔和三通在連接處由棱角變為圓孤以后,應力集中值減小。因此,管道開孔和三通可以通過改變連接處結構形式的辦法減小應力集中,但這也給加工帶來了一定的難度。
當管道上開孔和三通的管徑小于直管的管徑時,應力集中相對于等直徑的管道開孔和三通的應力集中值也相應減小。
1.管道開孔和三通使管道產生了較大的應力集中,且應力集中主要發生在連接處,隨著管徑的增大,應力集中的增加值越大。
2.通過在管道開孔和三通的連接處增大壁厚,或改變連接處的結構形狀,可以使應力集中減小,且隨壁厚的增大和連接過圓孤半徑的增大,應力集中越小,所以可通過增大連接處管道壁厚或連接過渡弧半徑的方法,減少管道開孔和三通的應力集中系數,以增強管道的強度,延長管道的壽命。
3.管道開孔及三通的正確安裝也會減少應力集中現象,嚴格按照《天津先鋒管道帶壓開孔流程》TJXF-DYKK01中規定進行螺栓的緊固步驟,否則容易出現泄漏或使管道失效。