马鞍三通管卡用于管道带压开孔中无法焊接的管道进行新建支路并带压开孔的管件。其中,铸铁管、球墨铸铁管、水泥管道、PE管、PVC管道均使用马鞍三通进行管道带压开孔作业。
马鞍三通的管路或管材柔性连接的可调预紧式密封马鞍接头,包括筒体。整体分为两部分,其中筒体的一端具有马鞍体,筒体外壁套装有马鞍垫用于带压开孔时管道介质的密封。马鞍垫通过粘接并紧固螺栓后实现与管道壁贴合和固定。
马鞍三通又称法兰式两合三通,其产品属于管道预分卡,在管道带压开孔工程施工中得到了具体地应用。
而马鞍体一端与支路管道连接开口处有两种形式的连接方式:一种为丝扣连接,一般用于压力较小且空间受限的空间使用。另一种使用法兰连接,这种形式的马鞍三通为带压开孔工程施工中常用的配件。
马鞍三通依据不同的管道材质因生产用途及承压标准不同因而有不同管材的尺寸范围,而相同材质的管道因为生产及用途不同也具有不同的紧固范围。再加上各管道运营企业不同时期采购的管径不同,因而造成了马鞍三通不能完全匹配的情况出现。
因此,在购买和使用马鞍三通管件之前,应当做好两个方面的测量工作:
1.详细询问生产厂家的马鞍三通的紧固范围及紧固等级、承受压力、马鞍接头尺寸及法兰的标准等具体详细的指标;
2.找出需要管道带压开孔正在运行管道竣工资料及后期工程变更资料以及管道维护维修记录。并对预先进行带压开孔的管道进行土方开挖进行实测。实测时,应当去除管道防腐层及管道腐蚀部分,去除附着的石子、泥土等进行圆周测量的方法进行。测量管道圆周时,应当沿管道90度垂直作横剖测量,这样测量的数据才更加接近实际数值。并结合以上资料来确定管道的通径及壁厚。
3.管道带压开孔工程作业时应尽量避免管道的锈蚀、焊接等部位。
管道开孔和马鞍三通在承受内压下会引起局部应力集中,一般在孔边最高。目前在各国的设计标准和规范中,采用在开孔边沿进行补强或局部加厚管壁,以减少应力集中系数,在管道开孔接管和三通的经验设计分析中,没有进行单独的验算,仅凭经验进行。目前管道开孔的三通设计有多种原则,如等面积补强;极限分析补强法;安定分析补强;压力面积法。这些分析方法都是近似的根据经验分析和评估,带有一定的局限性。
管道开孔和三通结构应力分析的边界条件,首先在三通端部施加固定约束,以限制弯管的刚体位移;在管道的对称边界上施加对称约束。三通的载荷包括三通内壁的压力端部的附加弯矩。
结构尺寸参数对管道开孔和三通应力的影响分析,在其它条件不变的情况下,改变开孔孔径的大小以后,应力有所变化。管径增大后,应力分布基本没有变化,但连接处的应力集中增大了,因此对于孔径比较大的管道,在管道上开孔和连接三通时,应特别注意应力集中的影响,以提高管道的寿命。在开孔处增大壁厚以及管道开孔和三通在连接处增大壁厚以后,应力分布略有改变,变化不大,但应力集中数值减少了很多。所以进一步分析证实,管道开孔和三通可以通过在连接处增大壁厚以减少应力集中是正确的。随着壁厚的增大,应力集中不断减少,但这样也增加了管道的重量,所以在管道开孔和三通的设计中规定,一般壁厚增大的值与开孔去除的材料相一致,以保证管道重量基本不变。
在带压开孔和三通在连接处由棱角变为圆孤以后,应力集中值减小。因此,管道开孔和三通可以通过改变连接处结构形式的办法减小应力集中,但这也给加工带来了一定的难度。
当管道上开孔和三通的管径小于直管的管径时,应力集中相对于等直径的管道开孔和三通的应力集中值也相应减小。
1.管道开孔和三通使管道产生了较大的应力集中,且应力集中主要发生在连接处,随着管径的增大,应力集中的增加值越大。
2.通过在管道开孔和三通的连接处增大壁厚,或改变连接处的结构形状,可以使应力集中减小,且随壁厚的增大和连接过圆孤半径的增大,应力集中越小,所以可通过增大连接处管道壁厚或连接过渡弧半径的方法,减少管道开孔和三通的应力集中系数,以增强管道的强度,延长管道的寿命。
3.管道开孔及三通的正确安装也会减少应力集中现象,严格按照《天津先锋管道带压开孔流程》TJXF-DYKK01中规定进行螺栓的紧固步骤,否则容易出现泄漏或使管道失效。