天然气管道带气开孔补强结构的应力分析

何家胜，吴 其，王彦馨，肖 嵩，邵小兰，聂隆梅，魏 卫，李 超，陈星亮

(1.武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430074；2.武汉市天然气有限公司，湖北 武汉 430022)

0 引 言

随着天然气应用的不断扩展，天然气管网的改造越来越频繁，往往需要在天然气管道上扩展新的分支.按原有停气开孔的工作程序，一般应先对已带气、带压天然气管道进行停运、卸压、置换惰性气体，然后再开孔接管，最后再恢复供气.这种停气作业带来一系列问题：(1)影响天然气用户正常用气；(2)由于天然气的易燃易爆性，在停气作业中，可能给施工人员和天然气用户带来一些安全隐患.(3)随着天然气用户的逐渐增多，停气前的协调与停气后的用气恢复工作难度越来越大.为了提高作业效率及服务质量，在天然气管道上引入了国际上先进的不停输带气开孔施工工艺.

带气开孔的过程大致分为以下6个步骤[1-3]：(1)在需要开孔的主管上定位好开孔位置，然后将带气开孔专用构件(如图1所示)焊接在主管上；(2)在焊接好的构件上安装阀门(如图2所示)；(3)在阀门上安装带气开孔专用开孔机(如图2所示)，专用开孔机是由切削工具和进给装置等组成的特种开孔工具；(4)启动开孔机在主管上开孔；(5)开孔完成后，退出切削工具和切割下的管材，关闭阀门；(6)在阀门另一端安装支管.

图1 带气开孔专用构件Fig.1 The special component of in-service gas opening

图2 专用开孔机连接图Fig.2 The connection of the special component

天然气带气开孔方式的特殊性使得带气开孔补强形式与常规开孔补强形式[4-9]有很大的不同……