带压开孔振动的三种防范方法

在管道带压开孔作业中，开孔刀及中心定位钻在进行管道表面切削时，因刀的形状和焊接方位、管道表面凹凸情况不同产生的振动也大不相同。它是在管道表面或切削过程中，带压开孔机械发生周期性跳动的普通现象。

管道在带压开孔过程中如发生异常的振动现象，会使管道壁已加工的表面上出现条痕或布纹状痕迹，使管道壁表面光洁度显著下降，还会对带压开孔刀、带压开孔钻头及带压开孔机连接箱等连接零件松动，缩短带压开孔机使用寿命，影响带压开孔机定位钻头的的正确定位。此外，由于异常的振动，会引起管道应力变化，对管道支架、加固墩等管道附件形成不确定影响，造成紧固件松动、失效。

1.带压开孔振动产生的原因

带压开孔开孔振动按力学分析可以分为强迫振动和自激振动两种类型，两种振动的受力体不同，因此分别进行介绍：

1.1自激振动的产生主要是由带压开孔机自身零部件出现问题，在自转切削作业时产生的交变力所引起的不衰减的振动。即使带压开孔机在未受任何外界周期性干扰力的作用（如管道自身振动、加压设备振动等），振动也会发生。

在带压开孔机磨削管道壁过程中带压开孔刀对管道产生的摩擦会引起自激振动。针对管道材质工件刀具选择不适合、管道自身刚性较差，或切削角度或位置选择不当，都会使摩擦力加大，从而使自激振动加剧。或由于其它带压开孔机粗制的刀具刚性差且带压开孔刀焊接角度及刀齿加工的几何尺寸不正确而引起的振动，都属于自激振动。

带压开孔机在管道带压开孔作业时产生的自激振动频率等于或接近管道系统的固有频率，则会对管道系统产生不良影响，频率在500～5000Hz为高频振动，频率为50～500Hz为低频振动。其中低频振动对管道系统影响较大且能量相对较大。

管道内部组织不均匀也会造成带压开孔振动，铸造毛坯件局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夹有杂质等情况。切削时铸件软硬不均匀，刀具受力不均匀，使得切削力不稳定，易使数控机床产生震动，有时还会造成打刀，工件的加工质量也很难控制。

带压开孔自激振动能否产生及其振幅的大小，决定于每一振动内系统所获得的能量与阻尼消耗能量的对比情况。

1.2强迫振动是管道受到带压开孔作业时一个周期性变化的外力作用而产生的振动。如在管道切削过程中，由于液压马达、齿轮使用期过长间隙过大及开孔刀安装不平衡，液压工作泵站工作不平稳等，都会引起带压开孔机在管道切削时的强迫振动，它将激起管道及带压开孔机各部件之间的相对振动幅值，影响带压开孔机开孔的精度、粗糙度和圆度。

2.造成振动的原因还有很多，如管道表面外形复杂，结构不规则等。带压开孔机的中心定位钻孔没有好的基面，落点于焊点或夹缝中，在带压开孔时中心钻头位置发生移动，则会使带压开孔刀的切削位置也发生偏移且呈不规则性，会随着管道切削力的变化而发生相应的振动。

2.1管道内部组织不均匀也会造成带压开孔机作业时产生振动。加工焊接或铸造管道时，局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夹有杂质等情况。切削时铸件软硬不均匀，刀具受力不均匀，使得切削力不稳定，易使带压开孔机产生振动甚至打刀，管道的切削质量也无法得到保障。

2.2带压开孔刀具选择不合理产生振动。铸造的带压开孔刀刀体在进行管道切削时，因其满身具有气孔、砂眼等，其质地较为疏松，在遇有强度较高的管道时，自身受力不均匀，使刀体产生变形或开裂。

若选错刀具，也会造成异常振动。如管道为合金管道，而选择了锋钢开孔刀，就会使刀具磨损加剧或引起切屑瘤，将管道越磨越硬直至刀具烧毁。

如若使用了铸造的刀具，则会造成刀具断裂，使带压开孔作业失败。更为严重的是，如果断后的刀齿镶嵌于管道表面，则会造成刀齿反削刀具，重新换刀后也无法重新开孔作业，从而造成重新选择开孔地点。而现场的短节、阀门会因为开孔未完成，但已钻透，介质及管道压力已充满的情况下无法重复利用，造成巨大的经济损失。