在切管機對壓力管道進行切割作業(yè)時，不僅要完成管道的切割任務(wù)，還要保證在管道切割作業(yè)中人身、設(shè)備及管道系統(tǒng)的安全，確保完成管道系統(tǒng)切割后的有序恢復和安全生產(chǎn)。因此，在進行管道切割前要充分了解管道材質(zhì)及切割的點位及其它存在的危險因素。

  尤其是在化工生產(chǎn)中，動、靜設(shè)備通過管道串聯(lián)來完成工藝流程。在壓力和流速的作用下，管道壁上會承受流體動壓力。在管道切割作業(yè)中，非定常的管流會引起管道的振動。動力設(shè)備、管道切割機在作業(yè)時的振動和外部環(huán)境的激勵使管道產(chǎn)生隨機振動。管線如果受到振動會產(chǎn)生疲勞破壞，尤其是在應力集中處。因此，在管道切割作業(yè)中要重視和解決管道振動產(chǎn)生的原因和解決方法。

XJ-QG-1切管機

  1.壓力管道的振動原因分析

  管道內(nèi)的流體在流過管道過程中，由于管路的彎頭、管徑變化等因素，不可避免地有流速、壓頭的變化，這樣就產(chǎn)生了管道振動問題。如管道系統(tǒng)中活塞式壓縮機、往復泵，由于吸、排量的間歇性和周期性使管流的壓力、速度、密度等參數(shù)既隨位置變化，又隨時間變化。管流的壓力、速度、密度等參數(shù)隨時間呈周期性變化的現(xiàn)象稱為管流脈動。管流脈動是引起管道及附屬設(shè)備振動的主要原因。

  此外，在進行管道切割過程中，切管機的銑刀對管道壁的切割作業(yè)同樣也會產(chǎn)生周期性和間歇性的振動。尤其是遇到管道應力突變時和瞬時沖擊，管道就要發(fā)生復雜的振動，這些振動將對管道發(fā)全和壽命有一定的影響，嚴重時會造成不可預估的后果。

  根據(jù)管道振動理論，管道、支架和相連設(shè)備構(gòu)成了一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在有激振力的情況下，這個系統(tǒng)就會產(chǎn)生振動。管道振動分為兩個系統(tǒng)，一個是管道系統(tǒng)，另一個是流體系統(tǒng)。

  壓力管道的激振力可來自系統(tǒng)自身或系統(tǒng)外部。來自系統(tǒng)自身的主要有與管道相連接的機器的振動和管內(nèi)流體不穩(wěn)定流動引起的振動；來自系統(tǒng)外的有風及地震等。

  振動對壓力管道是一種交變動載荷，其危害程度取決于激振力的大小和管道自身的抗振性能。主要影響因素如下：

  氣柱固有頻率。管道內(nèi)充滿的流體是一個具有彈性的氣柱，每當壓縮機的氣缸吸排氣時，管內(nèi)氣柱便受到干擾而呈現(xiàn)振動。

  機械固有頻率。管道系統(tǒng)是連續(xù)彈性體，存在關(guān)結(jié)構(gòu)固有頻率。

  管流脈動引起的振動。管道流體在壓縮機或泵的作用下處于脈動狀態(tài)，當遇到彎管頭、異徑管、控制閥、盲板等管道元件時，產(chǎn)生一定的隨時間而變化的激振力，在這種激振力作用下管道和附屬設(shè)備會產(chǎn)生振動。

  液擊振動。液擊造成管道內(nèi)壓力的變化有時很大，嚴重時可使管子爆裂。

  管道內(nèi)流體流速過快，形成湍流邊界層分離而形成渦流，從而引起振動。

廊坊DN800環(huán)城供水管道切割(雙切)作業(yè)

  2.壓力管道振動消除措施

  2.1改變氣柱固有頻率，避開氣柱共振

  管系氣柱固有頻率取決于管道系統(tǒng)的配管方式、長度、管徑、容器容積的大小和配置位置、支管長、支管位置以及流體的種關(guān)和溫度等等。改變管道和容器的尺寸以及它們的配置方式相對來說是比較容易實現(xiàn)的，工程上采用這種方法較多。

  2.2消減氣流振動

  調(diào)整氣柱固有頻率，避開氣柱共振。氣柱固有頻率取決于管道系統(tǒng)的配管方式、長度、管徑、容器容積的大小和配置位置以及氣體的種類和溫度等，改變管道和容器的尺寸以及配置方式，可改變管道系統(tǒng)的氣柱固有頻率。在配管設(shè)計時，根據(jù)工藝流程的需要做好配管初步設(shè)計后，應計算管系的氣柱固有頻率，并通過調(diào)整，使它們不與激振頻率重合以避免氣柱共振。

  2.3降低脈動壓力強度。工程中在壓縮機管系靠近汽缸進出口處設(shè)緩沖器，使脈動壓力不均勻度降低。另外孔板是氣流阻力元件，設(shè)孔板是現(xiàn)場管道消減振動的有效方法之一。同時在管道內(nèi)安裝聲學濾波器等，以控制氣流脈動，達到消振的目的。

天津地鐵7號線供水管道切割作業(yè)(單切)

  3.在切割壓力管道時，應當做好以下幾點：

  3.1管道切割點位的選擇。盡量選擇管道系統(tǒng)中存在緩沖器10-15米左右進行切割作業(yè)，以減少管道切割時的振動對管道內(nèi)的不穩(wěn)定氣體及液體長時間受到振動的影響，從而引發(fā)危險。

  3.2限制管道切割作業(yè)區(qū)域內(nèi)的車輛行駛或禁止，設(shè)置明顯的標志。

  3.3選用振動較小，刀片切割較硬質(zhì)的刀片，如XJ-DX系列刀片，可以明顯改善在管道切割作業(yè)期間對管道振動的現(xiàn)象。

  3.4管道切割作業(yè)時，使用吊裝設(shè)備對管道進行預緊吊裝，可以有效減少管道切割作業(yè)過程中管道的應力和因管道切割而形成的振動。