帶壓開孔的老師傅告訴你厚壁管開孔補強

如果您是一位在有過電廠及核電站、工業鍋爐、船舶及石油化工等行業工作經歷的工程人員或者工程建設技術人員，那么對高壓、中壓等鍋爐及所附屬的中高壓管道，其管壁較一般管道要厚很多。那么什么叫厚壁管呢？在這種管道上進行帶壓開孔要注意什么問題呢？下面就厚壁管及厚壁管的帶壓開孔作業作簡要介紹：

1.厚壁管也稱厚壁鋼管，把鋼管外徑和壁厚之比小于20的鋼管稱為厚壁鋼管。主要用做石油地質鉆探管、石油化工用的裂化管、鍋爐管等。管道的制造的方式為無縫管，采用熱軋或冷拔工藝制成。

如果在帶壓開孔過程中，無法測量管道厚度，在圖紙中未能明確標明，則應當通過管道傳輸介質，壓力、工作環境中溫度等資料與現場技術共同計算，在計算管道壁厚工作中，計算的過程是比較繁雜的，其結果也只能是推算。

鋼管承壓能力和壁厚的計算公式:

壓力= (壁厚×2×鋼管材質抗拉強度) / (外徑*系數)

如果現場允許使用探測儀的情況下，使用探測的方法較為準確和直觀。

2.帶壓開孔作業時，查看和測量厚壁管的腐蝕情況

厚壁管雖然表象壁厚，但在管道長時的運行后，其外部經高溫、氧化、土壤、海水、大氣等腐蝕介質相接觸所引起的腐蝕現象。而管道內部由于受到酸性腐蝕、氯離子、微生物、應力及焊接腐蝕的現象，在帶壓開孔施工前的仔細觀察和測量作業時，同樣不可忽視。

例如，電廠鍋爐水冷壁管的腐蝕、磨損原理十分復雜，主要與灰分和煙氣顆粒的沖蝕、燃煤的含硫量和爐膛火焰溫度有關。通常，鍋爐運行過程中的爐溫高于1 600℃ ，由于硫、硫化物及其他雜質的存在，鍋爐水冷壁受到高溫腐蝕的現象十分普遍。因為燃煤在燃燒過程中會產生堿金屬鹽、釩鹽、二氧化硫、硫化氫、三氧化硫等多種物質，它們在高溫作用下與構成水冷壁管的金屬發生作用，對水冷壁進行動態腐蝕。

而這其中，導致鍋爐及管道發生高度腐蝕的主要因素是因為硫化物的存在：

2.1在高溫條件下，不可燃硫會生產硫酸鹽混入灰分熔敷于水冷壁管表面，但是它卻不具有水冷壁管在高溫條件下擁有的良好機械性能。實質上，減薄了水冷壁管的可用壁厚，降低了水冷壁管的有效承載能力;

2.2由于燃煤燃燒產生的氣體中含有硫化氫，硫化氫容易與水冷壁管金屬發生作用，腐蝕管壁;

2.3燃煤燃燒氣體中的含硫物在金屬高溫下產生單原子硫，水冷壁管中的鐵與硫在高溫作用下會生成硫化亞鐵。

燃煤燃氣中含有的灰分顆粒的運動速度可達到8 m/s，以這樣的速度沖擊管壁，長期積累造成管壁發生切削。水冷壁管的管壁在灰分顆粒的沖刷和煙氣的腐蝕交替作用下不斷減薄，這就是管理水冷壁管的腐蝕、磨損原理。

因此，厚壁管在帶壓開孔前進行有效地測量是帶壓開孔作業的前提。與此同時應與管道維護技術人員就管道腐蝕情況及管道承壓要求進行帶壓開孔作業點位的確定。一般情況下，帶壓開孔作業后的管道不僅要保障正常壓力下的介質輸送，還要考慮新建管道系統對原管道的應力消除，保持管道安全平穩運行。

3.厚壁管帶壓開孔前管道補強

在厚壁鋼管帶壓開孔設計中，管道上的三通支管連接是最常見的結構形式，支管連接方式的確定為管道設計重內容。常見的支管連接結構形式歸納起來有三類：

a.整體管件型。主管與支管通過三通管件連接；

b.加強管接頭型。主管開孔，通過支管連接件與支管連接；

c.焊接支管三通型。主管開孔，支管三通直接焊接于主管。

從以上三種方案比較來看，焊接支管三通無疑是比較經濟的，不僅可以省去較貴的三通等標準管件，又可減少管道施工的焊縫數量。

在厚壁管主管道進行帶壓開孔作業時，應當按照《先鋒管道帶壓開孔流程》中規定的操作規程外，還應當考慮主管道壓力較大、管道腐蝕的影響，再加上需要焊接支管，其連接的主管本體必須要進行開孔作業，從而使主管強度降低，其承壓能力下降。當主管強度削弱達到某一值時，就應考慮焊接三通分支處的補問題。

按照管道環向應力與管材屈服強度比來計算是否需要補強及選擇補強形式。環向應力計算公式如下：

δs=PD/2SO

從上述公式中，可以看出管材屈服強度的比值、支管外直徑與主管外直徑的比值來判斷是否需要補強。

管道帶壓開孔焊接支管三通時的補強面積確定原則可以是等面積補強，即管道帶壓開孔后被切削掉的部分，應在補強作業中得到等面積補充或補強。這樣做的目的雖不能消除應力集中的影響，但可以緩解應力集中的影響，降低應力集中區的應力水平。

支管剖面上所有的有效補強面積之和，不小于開孔所削弱的承壓所需面積。計算公式為：

A2+A3+A4+A5≥A1

式中主管、支管的計算厚度及公稱直徑，名義厚度、腐蝕裕量，材料厚度負偏差可以算出以上所數值。如果補強時未加補強板，則A2+A3與A1做比較來判斷是否需要補強。



在厚壁管進行帶壓開孔作業前，施工方案中應當將管道補強作業列為四項基礎設計之一，其作用不容忽視，只有這樣才能精確地計算出厚壁管在帶壓開孔作業密封程度和其安全性，保障帶壓開孔作業的順利進行。

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4.《先鋒管道帶壓開孔流程》