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水下切割分類,水下切割安全注意事項

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水下切割分類,水下切割安全注意事項
水下切割分類,水下切割安全注意事項
水下切割分類,水下切割安全注意事項
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編輯時間 : 2019-09-30
相關標簽 : 水下切割

  水下切割分類,水下切割安全注意事項


  水下切割,在水中對工件進行的切割。水下切割主要用在海難救撈和核污染結構件的水中解體。依據各種水下切割法的基本原理和切割狀態不同,大體上可將現有的水下切割法分為兩大類,即水下熱切割法和水下冷切割法。


  水下切割分類


  水下熱切割法是利用熱源對金屬進行加熱,或在純氧氣中燃燒,使金屬熔化,并采取某種措施將熔化金屬或熔渣去除而形成切口的切割方法,如水下氧-火焰切割、水下電弧切割、水下電弧-氧切割等。


  熱切割法又可分為氧化切割法、熔化切割法及熔化-氧化切割法。


  氧化切割法是先利用火焰將待割金屬預熱到燃點,然后供氧氣使金屬燃燒,并吹掉熔渣而形成切口的切割方法,如水下氧-火焰切割。


  熔化切割法是利用熱源將待割金屬熔化,靠熔化金屬自重或采取某種措施將熔化金屬及熔渣除掉而形成切口的切割方法,如水下等離子切割、熔化極氣體保護切割及熔化極水噴射切割等。


  熔化-氧化切割法是利用熱源對待割金屬預熱使其熔化,然后供氧使金屬燃燒,并將燃燒產生的熔渣及剩余的熔化金屬吹掉而形成切口的切割方法,如水下電弧-氧切割、熱割矛切割及熱割纜切割。


  水下冷切割法是利用某種器具或某種高能量,在金屬處于固態情況下直接破壞分子間的結合而形成切口的切割方法,如水下機械切割法、水下高壓水切割法等。

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  水下切割安全注意事項


  1、預防電擊

  (1)水下必須使用直流弧焊電源。交流弧焊電源的感知電流、擺脫電流和致命電流均遠遠小于直流。同時,電流的頻率不同,對人體的作用也不同。而工頻為50Hz的交流電對人體的威脅更大。


  (2)保證帶電設備與潛水裝具的絕緣良好,避免潛水員裸露身體直接受到電擊。帶電設備由于長時間在水中浸泡,其絕緣層很容易受到破壞,造成漏電危險。


  (3)避免身體重要部位直接受到電擊。潛水員應穿戴好潛水服和絕緣手套,并將潛水裝具絕緣處理,尤其是潛水面窗與領盤等部分,以增大電阻,從而保護潛水員。由于人體各部分的電阻并不是均勻的,頭部和胸腔等部位的內阻比較小,只有100Ω左右,遠低于兩肢間的電阻500Ω,因此,如果潛水員的頭部或前胸與后背之間受到電擊,將帶來致命的后果。


  (4)作業過程中潛水員如果要更換割條或焊條,或者進行其它的作業時,一定要切斷電流。如需繼續進行作業,應將焊條放置在待焊位置后再通知接通電源。否則,弧焊電源80V的空載電壓將會造成比較大的危險。


  (5)在開始切割前,應將地線牢固地固定在作業點附近、潛水員前方的區域,這樣可避免電流流經潛水員身體,使潛水員成為電路的一部分。地線一定要牢固連接,若有困難可采用點焊的方法將地線固定。地線連接不牢是潛水員進行水下焊割作業時產生“麻電”的主要原因之一。


  (6)潛水員手部如果有傷口應避免進行水下焊割作業。人體皮膚的電阻要遠遠高于從體內的電阻,如果手部有傷口則使人體的整體電阻下降很多。


  (7)在焊接電路中最好使用兩閘刀開關,以便同時切割正極和負極的電流。若只有單閘刀開關,應將其安裝在焊鉗和割鉗一側。


  (8)潛水員自身應有一個好的狀態,這會增加潛水員的抵抗力,避免觸電。同時,在淡水中作業發生觸電的危險比海水中大。


  (9)保證弧焊電源外殼安全接地和整個焊接或切割電路安全、可靠地連接。


  (10)保證電纜絕緣和防水;閘刀開關應保證導電良好,避免表面氧化,甚至產生“銅綠”。

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  2、預防爆炸


  在進行水下切割作業前,潛水員事先一定要對水下作業區域進行仔細地探摸,認真檢查各部位的情況。如發現有氣體聚集一定要等氣體排除后再進行作業,千萬不能貿然行事,最直接的方法是安裝排氣管,將氣體排出到水面,也可在氣體聚集的“氣墊”部位的最上部鉆一小孔將氣體排除。


  潛水員進行水下焊割作業時應該采用由上向下,由外向里的順序作業,以及時將可能產生的氣體排出到,避免氣體在水中的聚集。若潛水員在水下聽到“啪、啪”的聲音時,應立即停止水下作業,查找產生這種聲音的原因。


  3、預防弧光輻射


  水下切割時會產生強烈的弧光輻射,為了預防水下弧光輻射造成的傷害,潛水員有條件的情況下應在潛水裝具的頭盔或面罩安裝活動護目鏡。


  如條件不允許,可在潛水面窗的上部或下部貼一層顏色較深的玻璃紙,在作業時可以適當地調整頭部來防止弧光輻射。另外,潛水員在操作時,也可以調整眼睛或身體的位置,利用焊條或割條遮擋住弧光,實際利用時效果也不錯。


  4、預防灼傷


  灼傷傷害主要是水下切割時,熔化的高溫金屬熔滴或熔渣對潛水員或潛水裝備造成的傷害。灼傷除了會造成潛水員燙傷外,還能燒壞潛水服或供氣管,造成呼吸氣體中斷等嚴重后果。


  為了防止灼傷,潛水員下水前應穿戴手套或襪子,防止手部或腳部裸露的部位被燙傷。開始作業前,潛水員應將軟管、信號繩、電纜等整理好,使其不會被熔化金屬或熔渣損傷。熄弧后,潛水員不要立即用手觸摸焊縫,應該稍等一會兒觸摸或用鋼絲刷去清理。


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  水下切割技術


  一、研料高壓水射流法


  研料高壓水射流法已被成功地用于導管架管件、樁基和隔水套管的管內切割,既可用于鋼管件,又可用于混凝土結構。其原理是用混合有象金剛砂或石榴石砂這種非常硬的研磨砂的高壓水噴射(壓力高達250MPa)。試驗證明在360m水深可使用,并可能發展到500m水深。


  對小尺度對象切割時,可在作業的ROV(水下機器人)中安置切割噴嘴裝置。對大尺度對象,則需在水下配置一個工作模塊,在水面進行遠程控制。


  目前這種技術能切割305m深處有5層鋼組成的夾層結構。不換切割噴嘴也可完成對有水泥填充和鋼筋混凝土結構的切割,切割時刀具沒有震動和搖晃(假設被割物體也是固定狀態),切口較精確和干凈;另一優點是除在海床上遺留下研磨砂的沉積外,不會對海洋環境造成污染。該技術的主要問題在于噴嘴的磨損速度很快。


  1、研料高壓水射流系統的構成


  關鍵部件是高壓泵、水射流、研料補給系統和研料射流噴嘴,其它部件還包括研料回收器及一些附件如控制閥、高壓水籠等。


  ①高壓水泵:研料高壓水射流系統中壓力是重要參數。實踐表明當壓力范圍在172.3-310MPa之間,水射流流量為11.3L/min時,該方法可對最硬的金屬進行切割,以現在的技術完全可以提供這樣的壓力和流量。


  ②射流切割噴嘴:噴嘴由寶石穿孔制造,應用時,其穿孔直徑為0.51-0.76mm,服役壽命為250-500h。


  ③研料注入系統:對于研料高壓水射流系統來說,研料流量的準確控制是最基本的要求。研料注入系統可以對研料流量進行準確、穩定地控制。在水射流形成后,干研料被注入集料器,水流對研料進行加速。


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  2、研料高壓水射流系統的缺點和優點


  ①缺點:在使用過程中,機械噪聲與空氣動力噪聲最為嚴重,有時需向操作工提供保護裝置。機械噪聲主要來自于柴油或汽油發動機;空氣動力噪聲主要來自于研料粒子高速穿過空氣的過程,作用距離越遠,噪聲越明顯。研料顆粒有反彈的可能,是由于切割的材料較厚,研料顆粒不能直接穿過造成的,可能造成一定的危險。在噴嘴處設置防護裝置可有效解決這一問題。另外,為防止污染環境,嚴格遵守管理規范,在切割完成后,應進行研料回收和清理。


  ②優點:該方法的應用范圍極廣,由于技術的先進性,許多工業項目都可使用,并能迅速得到收益。在油氣開發工業,裝備研料高壓水射流系統的船可從事海洋廢棄平臺的切割、救生、平臺拆除和修補及水下建筑工作。


  二、金剛石串珠曲線鋸法


  金剛石串珠曲線鋸法是從開采工業中發展來的,在石油天然氣工業中也有所應用,當發生井噴和油井著火時,需采用該技術進行井口遠程切割。


  目前開發商已完成技術的改進,制作了專用工具,進行了用金剛石串珠曲線鋸法切割直徑比隔水套管還要大的鋼管水下結構的實驗。金剛石串珠曲線鋸法的優點在于其作業的高可靠性。


  實踐證明,即使在巨大的軸向壓力作用下也可成功地切割導管架的主要管件,因為鉆粒珠直徑經改進后減小,使鉆粒纜在截面上切割速度比被鋸開的管件由于壓力釋放而使鋸口閉合的速度快得多,因此在鋸口閉合前鉆粒纜已經離開,不會造成鋸縫卡住鉆粒纜運動的故障。


  金剛石串珠曲線鋸切割方法利用一系列遙控操作設備,對鋼、混凝土或其它材質進行外部切割。系統不受目標的大小、材質、及海洋結構的水深的影響,并可對任何構件進行高質量的切割。這些特點使其成為進行外部切割的理想工具。


  1、金剛石串珠曲線鋸系統的構成


  剛石串珠曲線鋸系統由三個主要部分組成:能量單元、驅動單元和鉆石曲線,由BLUECIASS公司提供的金剛石串珠曲線鋸系統。


  ①水力能量單元:40Hp電動機,流量124.9L/min,最大壓力206.7MPa,質量為635.6kg。


  ②金剛石串珠曲線鋸:直徑81.3cm驅動輪,轉速為0-50r/min,體積為74×31×38(長×寬×高),質量為544.8kg。


  ③支撐框架:金剛石串珠曲線鋸的線體由鋼索、彈簧和外部嵌有金剛石的鋼珠組成。鋼索從鋼珠和彈筍的內部穿出,鋼珠之間有彈簧分隔。


  2、金剛石串珠曲線鋸的長度計算及其技術參數


  金剛石串珠曲線鋸的長度=2×(切割深度+切割高度)+切割高度。


  3、金剛石串珠曲線鋸法的缺點和優點


  ①缺點:該方法操作較復雜,從而產生不完全切割,容易損壞吊裝設備及駁船。根據不同金剛石串珠曲線鋸切割能力和尺寸,需為其設計制造專門的夾具和索具。


  ②優點:安裝方便,可由潛水員或ROV(水下機器人)完成,對水深無要求,環境安全可靠,對切割目標無明顯的物理體積限制,可切割的材料多,切割質量高。


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  三、旋轉內割刀法


  雖然研料高壓水射流法、金剛石串珠曲線鋸法優點很多,但使用費用相當大,設備價格昂貴。內割刀具有結構簡單、易加工制造且成本低、適用壽命長的優點,對于導管架樁腿的切割,可選用套管割刀。套管割刀是在進行封井作業時用來割斷套管的。


  旋轉內割刀切割過程:


  ①清除樁腿內的淤泥及雜物,以便順利安裝切割工具。方法是用高壓水噴射沖泥,用氣舉法將水與泥排出樁外。


  ②在平臺上搭設割刀的工作框架,將割刀從水面上樁腿的上口放進樁腿。


  ③將割刀插入,到達預定位置后,液壓控制的刀臂張開使割刀在油管內固定,然后刀片在油管內轉動進行環向切割。


  這種割刀在我國已使用多年,主要用來切割套管,在樁腿切割方面尚無應用先例。雖然該切割工具要求進行垂直作業,即被切割物應該垂直放置,但對平臺而言,樁腿普遍具有8-10°的傾角,不會對切割產生大的影響。另外,該割刀的刀片價格比其它工具經濟,且技術相對成熟。


  四、三種切割技術比較


  三種切割技術的比較,如下表所示。

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