Ống gang dẻo dùng cho khoan định hướng ngang (HDD): Khả năng giữ mối nối và giới hạn độ cong

Ống gang dẻo kéo lắp đặt bằng HDD: khả năng giữ mối nối và giới hạn độ cong

Việc lựa chọn ống gang dẻo kéo lắp đặt bằng khoan định hướng ngang (HDD) không chỉ dựa trên việc kiểm tra cấp áp lực. Các chuyên gia đánh giá kỹ thuật cần xác minh rằng các mối nối có cơ cấu giữ chịu được tải trọng lắp đặt, đồng thời đáp ứng hình dạng lỗ khoan dự kiến. Lực kéo ngược, độ lệch góc cho phép của mối nối và bán kính cong tối thiểu cần được đánh giá cùng nhau, thay vì được phê duyệt riêng rẽ rồi không bao giờ đối chiếu lại.

Một chuỗi ống có thể phù hợp với áp lực vận hành nhưng không phù hợp để lắp đặt. Tình huống nguy hiểm có thể xảy ra trước khi đưa vào vận hành, khi mối nối đang chịu tải đi qua đoạn cong hoặc đầu kéo gặp lực cản tăng lên. Câu hỏi thực tế là liệu toàn bộ hệ thống ống và mối nối có thể đi theo đường kéo ngược thực tế mà không vượt quá các giới hạn được công bố hay không.

Cấp áp lực không xác định khả năng chịu lực kéo

Khả năng chịu áp lực bên trong và khả năng giữ lực dọc trục là hai yêu cầu tải trọng khác nhau. Mối nối đẩy lắp thông thường có chức năng làm kín và cho phép chuyển động góc, nhưng không nên mặc định rằng nó có thể chịu được lực kéo ngược khi thi công HDD. Hệ thống có cơ cấu giữ cần có đường truyền tải trọng xác định qua đầu ống, các bộ phận khóa, đầu bầu và điểm nối với ống tiếp theo.

Vì vậy, “tự neo” chỉ là điểm khởi đầu để tìm hiểu, không phải là sự chấp thuận cho HDD. Cơ cấu giữ có nhiều loại, và tải trọng dọc trục cho phép có thể phụ thuộc vào đường kính, cấu hình mối nối, vị trí góc và điều kiện lắp đặt. Cũng cần phân biệt lực kéo làm việc cho phép với tải trọng thử nghiệm cực hạn. Kết quả thử phá hủy không thể được dùng làm giới hạn tại công trường nếu không có cơ sở thiết kế được chấp thuận và các biện pháp an toàn phù hợp.

Hãy yêu cầu thông tin về tải trọng kéo dọc trục cho phép khi lắp đặt đối với đúng đường kính và cụm mối nối, cùng với mọi mức giảm áp dụng khi có độ lệch góc. Nếu nhà cung cấp đưa ra các giá trị cực đại riêng cho lực kéo và góc lệch, hãy hỏi liệu hai giá trị cực đại này có thể xảy ra đồng thời hay không. Việc thiếu thông tin về tương tác này có thể làm thay đổi một lựa chọn vốn có vẻ phù hợp.

Kiểm tra toàn bộ đường truyền lực kéo

Lực kéo ngược phụ thuộc vào chiều dài và biên dạng lỗ khoan, trọng lượng và lực nổi của ống, điều kiện dung dịch khoan, lực cản tiếp xúc và cách xử lý ống trên mặt đất. Một chuỗi ống được đỡ tự do trên con lăn sẽ có trạng thái khác với chuỗi kéo lê trên khu vực tập kết gồ ghề. Các đoạn chuyển tiếp tại điểm vào và những chỗ hẹp cục bộ có thể làm tăng lực cản mà phép tính ma sát trung bình giản lược không tính đến.

Phép tính cần xác định vị trí dự kiến có lực căng cực đại, thay vì gán một tải trọng đồng nhất cho mọi mối nối. Cũng cần xem xét các tình huống gián đoạn và khởi động lại có thể xảy ra. Hãy sử dụng phương pháp phù hợp với dự án và được kỹ sư thiết kế chịu trách nhiệm chấp thuận; không có hệ số nhân dùng chung nào phù hợp với mọi lỗ khoan.

Đầu kéo cần được kiểm tra riêng. Bộ phận liên kết phải truyền lực vào chuỗi ống có cơ cấu giữ mà không tạo ra một điểm nối yếu chưa được xác minh. Khả năng của giàn khoan không đồng nghĩa với khả năng chịu lực của ống: giàn đủ sức hoàn thành thao tác kéo cũng có thể gây hư hỏng cho cụm ống. Tương tự, lực hiển thị trên giàn khoan không mặc nhiên là lực kéo dọc trục tại một mối nối ống cụ thể, vì giá trị đo còn phản ánh cụm thiết bị khoan và lực cản nằm giữa điểm đo với mối nối đó.

Chuyển độ lệch góc của mối nối thành bán kính cong lỗ khoan có thể thi công

Các chuỗi ống gang dẻo thường đi theo đường cong nhờ chuyển động góc tại các mối nối, thay vì uốn cong liên tục thân ống như ống mềm. Các giá trị ban đầu cần xem xét là khoảng cách hiệu dụng giữa các điểm khớp nối và góc mối nối cho phép khi chịu tải trọng lắp đặt.

Đối với cách bố trí lý tưởng hóa gồm các đoạn thẳng trên một đường cong có bán kính không đổi, mối quan hệ hình học làR = L / [2 sin(θ/2)], trong đó L là khoảng cách dây cung giữa các điểm khớp nối liên tiếp và θ là độ thay đổi góc tại mỗi mối nối. Với góc nhỏ biểu thị bằng radian, R xấp xỉ bằng L/θ. Hãy xác nhận cách nhà sản xuất định nghĩa chiều dài ống và độ lệch góc trước khi áp dụng một trong hai công thức này.

Phép tính này mô tả hình học, không phải là sự phê duyệt thiết kế hoàn chỉnh. Phép tính giả định khoảng cách giữa các mối nối đều nhau và độ lệch góc được phân bố. Nó không xác định khả năng chịu lực kéo, ứng suất thân ống, khe hở đầu bầu hay hiệu suất làm kín. Phép tính cũng không cho phép cố ý uốn thân ống để bù cho khả năng khớp nối không đủ.

Hãy kiểm tra độ cong cục bộ, không chỉ bán kính danh nghĩa trên bản vẽ lỗ khoan. Một biên dạng nhìn chung thoải vẫn có thể có đoạn chuyển tiếp gắt tại điểm vào hoặc chỗ điều chỉnh hướng. Khi các đường cong theo phương ngang và phương đứng chồng lấp, cần đánh giá độ thay đổi hướng tổng hợp ba chiều tại từng mối nối; mỗi mặt phẳng không được hưởng một mức cho phép riêng bằng toàn bộ góc lệch tối đa.

Thiết kế sử dụng hết mức độ lệch góc được công bố sẽ còn rất ít dư địa cho sai lệch căn chỉnh. Mọi dự phòng cần căn cứ vào độ chính xác khảo sát, dung sai thi công và yêu cầu của nhà sản xuất, chứ không phải một tỷ lệ tùy ý được trình bày như quy tắc chung của ngành.

Những thông tin cần có trong hồ sơ kỹ thuật của nhà cung cấp

Một bộ hồ sơ đệ trình hữu ích phải liên kết từng giới hạn với sản phẩm thực tế. Tài liệu giới thiệu chung hiếm khi giải đáp được các câu hỏi quyết định khả năng sử dụng cho HDD. Hãy yêu cầu:

• Bản vẽ thể hiện các bộ phận giữ, yêu cầu lắp đầu ống, cách kiểm tra độ ăn khớp và chi tiết đầu kéo.
• Lực kéo cho phép khi lắp đặt và độ lệch góc của mối nối đối với kích thước đã chọn, bao gồm các hạn chế khi chịu tải kết hợp.
• Cơ sở xác định các giới hạn này: thử nghiệm áp dụng, tính toán, biện pháp an toàn và các điều kiện loại trừ.
• Hướng dẫn lắp ráp, bôi trơn, điều chỉnh góc cho phép và kiểm tra.
• Các yêu cầu về lớp phủ ngoài và lớp lót trong liên quan đến việc thao tác và hư hỏng do kéo ngược.

Các tiêu chuẩn như ISO 2531, EN 545 hoặc ANSI/AWWA C151/A21.51 có thể liên quan đến quy cách ống, tùy theo mục đích sử dụng và khu vực pháp lý. Chỉ nêu tên các tiêu chuẩn này không đủ để xác lập mức chịu lực kéo ngược khi thi công HDD của một loại mối nối cụ thể. Hãy xác minh riêng phiên bản áp dụng, yêu cầu dự án và tài liệu chứng minh dành cho sản phẩm cụ thể.

Ví dụ, Shanxi Datong Foundry Co.,Ltd., có trụ sở tại Khu công nghiệp Chuandi, huyện Zezhou, sản xuất ống gang dẻo, phụ kiện và vòng đệm cao su bằng quy trình luyện kim và đúc tích hợp. Khi đánh giáỐng gang dẻo tự neo kiểu TF của công ty, bước tiếp theo hữu ích là yêu cầu các giới hạn riêng cho mối nối và tài liệu lắp ráp nói trên. Chỉ riêng vật liệu gang dẻo và tên gọi tự neo không đủ để xác nhận sản phẩm phù hợp với một lỗ khoan cụ thể.

Duy trì thi công trong phạm vi đã được đánh giá

Trước khi kéo ngược, hãy đối chiếu biên dạng lỗ khoan đã ghi nhận với hình học ống được phê duyệt. Xác nhận rằng cách bố trí khu vực tập kết trên mặt đất cũng đáp ứng giới hạn góc mối nối; đoạn chuyển tiếp từ khu vực lắp ráp vào lỗ khoan có thể khắt khe hơn đoạn cong dưới lòng đất. Vị trí kê đỡ cần tránh tạo tải trọng tập trung và chuyển động khớp nối không kiểm soát.

Kiểm tra từng mối nối theo hướng dẫn của nhà sản xuất, bao gồm độ sâu lắp đầu ống, tình trạng gioăng, độ ăn khớp của cơ cấu giữ và độ sạch. Không nên cho rằng mối nối đã đóng kín về mặt hình thức thì cơ cấu khóa đã ăn khớp hoàn toàn. Mọi quy trình lắp khít hoặc siết bù được quy định đều phải có trong phương pháp thi công.

Trước khi bắt đầu, hãy thiết lập việc theo dõi lực kéo, phân công trách nhiệm liên lạc và tiêu chí dừng. Khi lực cản tăng bất thường, cần đánh giá tình hình chứ không chỉ đơn giản là tăng lực của giàn khoan. Sau khi lắp đặt, hãy thực hiện các bước kiểm tra tính toàn vẹn và thử áp lực theo quy định, đồng thời lưu ý rằng kết quả thử áp lực đạt yêu cầu không thể chứng minh hồi tố rằng mọi tải trọng trong quá trình lắp đặt đều nằm trong giới hạn cho phép.

Chỉ phê duyệt ống gang dẻo kéo lắp đặt khi nhu cầu tải trọng tính toán, độ cong cục bộ của lỗ khoan và các giới hạn mối nối được tài liệu hóa phù hợp với nhau. Nếu chưa biết lực căng cho phép tại độ lệch góc cần thiết, đó là điều kiện thiết kế chưa được giải quyết, không phải chi tiết có thể để đội khoan tự xử lý.