油氣長(zhǎng)輸管道斷管設(shè)備刀具冷卻方法探究

黃國(guó)君（中國(guó)石油西部管道新疆輸油氣分公司 830000）

一、引言

油氣長(zhǎng)輸管道維搶修單位配備的斷管設(shè)備，主要用于管道不停輸封堵、管段變形更換等搶修工作和輸油氣站場(chǎng)正常工藝設(shè)備改造，是進(jìn)行焊接動(dòng)火的前一步工序，斷管作業(yè)的順利完成是保證管線(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行和站場(chǎng)安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。目前維搶修單位配備的斷管設(shè)備主要有爬管式切割坡口機(jī)、分瓣式切割坡口機(jī)、巨型閘刀式管鋸和手動(dòng)旋轉(zhuǎn)式切管機(jī)四種。這些斷管設(shè)備廠(chǎng)家均未配套刀具冷卻設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，刀具主要靠人工噴水冷卻，經(jīng)常發(fā)生刀具損壞，耽誤作業(yè)時(shí)間。因此，如何找到刀具損壞根本原因，并實(shí)施有效率的冷卻操作，保證斷管作業(yè)的順利進(jìn)行顯得尤為重要。

二、刀具冷卻不到位帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)

斷管作業(yè)要進(jìn)行設(shè)備吊裝、切割操作、冷卻、液壓動(dòng)力站操作，表1是統(tǒng)計(jì)的各種斷管設(shè)備需至少配備的操作人員人數(shù)。這些操作人員需要近距離靠近油氣管道，并且相對(duì)集中，是作業(yè)中的核心風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。斷管作業(yè)中刀具冷卻不到位主要有以下風(fēng)險(xiǎn)：

1.機(jī)械傷害、設(shè)備損壞：由人工用礦泉水瓶噴洗衣粉液、肥皂水冷卻，容易造成卡刀；要保證人工冷卻的效果，操作人員必須相對(duì)聚集，在近距離操作中，有可能會(huì)造成機(jī)械傷害和設(shè)備損壞。

2.火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)：斷管設(shè)備冷切割過(guò)程中，若冷卻水跟不上，刀具切割鋼管時(shí)會(huì)冒煙，也就是說(shuō)瞬間產(chǎn)生了很大的熱量。特別是瓦奇爬管式切割坡口機(jī)和巨型閘刀式管鋸，這兩種設(shè)備是先固定一個(gè)位置一刀切透管線(xiàn)，然后再繞管道軸心旋轉(zhuǎn)進(jìn)而切斷管道。切透后空氣會(huì)進(jìn)入到管線(xiàn)中，如果管線(xiàn)里可燃混合氣體濃度在爆炸極限范圍內(nèi)，冷卻不及時(shí)，很可能發(fā)生閃爆，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

表1 各斷管設(shè)備所需操作人數(shù)統(tǒng)計(jì)

三、刀具損壞原因分析

總結(jié)維搶修單位組織的多次演練和部分實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，一般造成刀具損壞的原因有以下幾點(diǎn)：

1.員工對(duì)斷管設(shè)備操作規(guī)程不熟悉，對(duì)冷切割知識(shí)缺乏了解。特別是新組建的維搶修隊(duì)伍，演練中有操作人員對(duì)切割刀和破口刀的組對(duì)方式不清楚，導(dǎo)致刀具損壞。這個(gè)階段需要廠(chǎng)家和維搶修隊(duì)技術(shù)員組織斷管設(shè)備理論和實(shí)際操作培訓(xùn)，使操作人員對(duì)設(shè)備性能和操作方法有深入的認(rèn)識(shí)，必要時(shí)可到機(jī)械加工廠(chǎng)實(shí)地學(xué)習(xí)，了解冷切割操作。

2.冷卻采用肥皂水，冷卻液為水基質(zhì)。在斷管過(guò)程中，如果只采用自來(lái)水對(duì)刀具進(jìn)行冷卻，刀具在切割時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的“嘎吱”聲并冒煙，在添加了肥皂粉后，聲音會(huì)變渾濁，但幾分鐘內(nèi)刀刃產(chǎn)生明顯的黑色，并有逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。這表明即使用肥皂水冷卻液，也會(huì)因?yàn)榍懈町a(chǎn)生的高熱量發(fā)生熱處理現(xiàn)象。傳統(tǒng)方式冷卻水環(huán)境下，設(shè)備、刀具易生銹，影響刀具使用壽命。

3.刀具質(zhì)量。斷管作業(yè)中采用的刀具有進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩種，進(jìn)口刀具價(jià)格相對(duì)較貴，使用過(guò)程中損壞率相對(duì)較??；國(guó)產(chǎn)刀具使用時(shí)備用較多，使用后需經(jīng)常用砂輪機(jī)磨刀口，損壞率相對(duì)較高。

4.采用人工噴水冷卻。采用人工噴水冷卻的方式至少需要4個(gè)人，不能保證連續(xù)不斷地對(duì)刀具進(jìn)行冷卻，冷卻效率低，仍會(huì)導(dǎo)致刀具損壞。

5.斷管設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)。斷管設(shè)備需嚴(yán)格按照維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程定期保養(yǎng)，特別是在使用后需要第一時(shí)間進(jìn)行檢查清理，擦干刀具上冷卻液并用少量潤(rùn)滑油涂抹，防止刀具生銹；及時(shí)補(bǔ)充液壓動(dòng)力站液壓油，除去飛濺到設(shè)備傳動(dòng)部件的鐵屑，防止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)卡阻。分瓣式切割坡口機(jī)是刀具在管線(xiàn)上旋轉(zhuǎn)逐步進(jìn)刀進(jìn)而完成管道切割的，若在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中因設(shè)備原因突然停轉(zhuǎn)，刀具刃口會(huì)崩裂導(dǎo)致刀具損壞。

四、刀具冷卻方案

根據(jù)前述造成刀具損壞的原因分析，除了要定期組織員工培訓(xùn)、及時(shí)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)外，更重要的是要解決冷卻液選擇和人工噴淋的問(wèn)題。

1.冷卻液更換為專(zhuān)用切削液：乳化液。更換的乳化液在機(jī)床加工行業(yè)有廣泛應(yīng)用，具有如下特點(diǎn)：

（1）環(huán)保清潔，附著在刀具和設(shè)備上的冷卻液，能被輕松清除。

（2）能有效地防止了細(xì)菌、真菌侵蝕，便于儲(chǔ)存。

（3）有良好的潤(rùn)濕粘附特性，減少了切削液的濺出損失，也清潔了環(huán)境。特別能夠防止金屬焊粘，比如防止切屑在刀刃或工件上的累積焊連；同時(shí)能有效防止普通鐵制金屬材料發(fā)生腐蝕。

（4）含有潤(rùn)滑增效劑，用來(lái)改進(jìn)加工部件的表面質(zhì)量，并且延長(zhǎng)刀具壽命。它能和絕大部分的加工材料相容，包括：鑄鐵、鋼件、銅、鋁合金，以及多種塑料和化合物。

（5）利用現(xiàn)有的技術(shù)、設(shè)備，并且按照通用的處理方法就能進(jìn)行產(chǎn)品的廢棄處理。

（6）使用時(shí)可回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.加工制作自動(dòng)噴淋系統(tǒng)

為了替代人工噴淋的方式，可制作一套小型自動(dòng)噴淋裝置。焊接制作兩廂不銹鋼箱體，一側(cè)用于儲(chǔ)存切削液，一側(cè)為泵房，放置增壓泵、管件、閥門(mén)等，泵進(jìn)口連接切削液箱，出口用過(guò)三通連接雙路塑料管線(xiàn)，塑料管線(xiàn)另一端連接針形閥式噴嘴。對(duì)于爬管式切割坡口機(jī)，兩個(gè)噴嘴可固定在刀架上，對(duì)準(zhǔn)刀具前后兩側(cè)持續(xù)噴淋，并隨爬管機(jī)旋轉(zhuǎn)直至斷開(kāi)管道。對(duì)于其他多圈旋轉(zhuǎn)或往復(fù)切割的斷管設(shè)備，可將噴嘴固定在磁座支架上，對(duì)準(zhǔn)管道切割槽噴淋，為了提高冷卻效果可用多路噴淋管線(xiàn)，多位置噴淋。噴淋后的切削液可用鋁盆放在切割管線(xiàn)下方回收，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾后倒入切削液里，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

此套自動(dòng)噴淋裝置可放置在距離斷管處較遠(yuǎn)的位置，通過(guò)噴淋管線(xiàn)連接到設(shè)備或支架上，減少作業(yè)人員人數(shù)，避免人員聚集，只需1人在遠(yuǎn)處觀(guān)察刀具使用和系統(tǒng)運(yùn)行情況，節(jié)省人力而且更安全。而且切割作業(yè)時(shí)能提供連續(xù)穩(wěn)定的冷卻潤(rùn)滑效果，將改善刀具損壞狀況。

五、效果及建議

結(jié)合這兩種方式，分公司維搶修隊(duì)使用此套噴淋裝置，順利完成了多次日常斷管演練，并成功完成了多項(xiàng)動(dòng)火和斷管實(shí)戰(zhàn)作業(yè)，包括烏魯木齊輸油首站成品油發(fā)球筒C 01131全焊接閥門(mén)的更換、鄯善原油首站5#、6#罐檢測(cè)大修理工程中斷管動(dòng)火作業(yè)以及烏石化成品油支線(xiàn)首站成品油管線(xiàn)改線(xiàn)斷管、克烏復(fù)線(xiàn)動(dòng)火連頭、獨(dú)山子原油站斷管等。

斷管動(dòng)火是一項(xiàng)系統(tǒng)作業(yè)，不僅僅要注意刀具冷卻一個(gè)環(huán)節(jié)。建議組織者進(jìn)行周密安排，作業(yè)前詳細(xì)評(píng)審方案，保證作業(yè)人員掌握每個(gè)環(huán)節(jié)、每個(gè)細(xì)節(jié)，保證斷管作業(yè)順利完成。