高壓水射流的應(yīng)用

楊紅++門紅廠++張東明

摘 要：目前在大型儲油罐、易燃易爆容器、管道切割時，內(nèi)部存有大量殘余油氣。進(jìn)行拆除作業(yè)時，首先將容器內(nèi)部清理干凈，施工前測量可燃?xì)怏w濃度，消防車輛隨時待命，安全風(fēng)險相當(dāng)大，而且費用較高。直接影響安全生產(chǎn)的需要。所以易燃易爆容器、管道切割技術(shù)，一直是地面建設(shè)，切割設(shè)備研究的重點。

關(guān)鍵詞：高壓水射流；油罐；容器；管道；切割；安全

高壓水射流切割的基本工作原理是以水為介質(zhì)，運用液體增壓原理，將動力源的機械能轉(zhuǎn)換成水的壓力能，再將壓力能轉(zhuǎn)變成動能，通過高壓發(fā)生設(shè)備增壓獲得巨大能量，形成高速水射流，噴射到工件表面，當(dāng)水射流沖擊被切工件時，若壓力能超過材料的破壞強度時，即可切斷材料，達(dá)到去除材料的加工目的。

高壓水射流切割時不產(chǎn)生熱量和有害物質(zhì)，材料無熱效應(yīng)（冷態(tài)切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、環(huán)保，成本低、速度快、效率高，可實現(xiàn)任意曲線的切割加工，方便靈活、用途廣泛。水切割是目前適用性最強的切割工藝方法。

一、高壓水射流設(shè)備的組成和參數(shù)

（一）高壓泵站

高壓泵站用于向整個工作系統(tǒng)提供壓力水。泵站可采用電動機驅(qū)動或采用內(nèi)燃機進(jìn)行驅(qū)動。泵站由直列式臥式柱塞泵、水箱及相關(guān)控制閥等組成。其主要技術(shù)指標(biāo)為：額定壓力：50Mpa配用電機功率：18.5kw額定流量：16L/min

同時配置過水水箱和自動保持水箱水位的裝置，水箱容積大于0.2M3。

（二）磨料射流發(fā)生裝置

磨料射流發(fā)生裝置用于形成混合均勻的磨料漿體，主要由磨料罐、磨料調(diào)混裝置、磨料截止閥、卸壓閥、旋蓋等組成。由泵站供給的壓力水經(jīng)過發(fā)生裝置后即可調(diào)制出具有一定濃度的磨料漿體，磨料漿體通過高壓膠管輸送至噴嘴噴出，即形成磨料射流。磨料濃度調(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)射流的磨料濃度。關(guān)閉磨料截止閥可以形成純水射流。

二、切割執(zhí)行機構(gòu)

（一）磁力行走裝置

該裝置四個磁力輪可以吸附在鋼結(jié)構(gòu)的表面，通過電機驅(qū)動磁力輪前進(jìn)和后退。在該裝置上面配有割嘴夾持接口，保證割嘴可以和小車同時平穩(wěn)運行。他可以應(yīng)用在構(gòu)建的上面和側(cè)面，不適合用在構(gòu)件的底部。

（二）鏈條鏈輪行走裝置

本裝置采用鏈條鏈輪傳動。將鏈條固定在罐體上，利用電機減速機旋轉(zhuǎn)帶動執(zhí)行機構(gòu)沿鏈條軌跡行走，形成切割軌跡。

（三）磁力式導(dǎo)軌模組

他有導(dǎo)軌模組、支架、磁力開關(guān)等組成，通過磁力開關(guān)將該裝置吸附在有較大平面的構(gòu)建上面，通過導(dǎo)軌模組帶動割嘴進(jìn)行切割。

（四）手持式切割裝置

手持裝置有手柄和前保護(hù)罩組成，應(yīng)用在其他裝置無法發(fā)揮優(yōu)勢的地方，操作起來靈活方便。

三、現(xiàn)場應(yīng)用情況

現(xiàn)河采油一礦接轉(zhuǎn)站有兩臺大型的分離器，由于長時間的運行，已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕、穿孔的現(xiàn)象，需要在原來的位置上更換兩臺新型的分離器。這兩臺分離器直徑3米，長度20余米，吊裝十分困難，運輸更成為一個重要難題。分離器內(nèi)部有許多殘存的油氣，由于安全的原因，一般的現(xiàn)場切割分解也達(dá)不到動火條件。只能用大型的吊車把原來的分離器移到一邊放置。

為了把這兩臺有安全隱患的分離器運走，經(jīng)研究，準(zhǔn)備采用高壓水射流裝置對分離器進(jìn)行了分解，然后再運輸?shù)姆桨浮Ｊ紫任覀冇么帕π凶哐b置吸附在分離器的外壁上面，把噴砂嘴固定好。起動電機，行走裝置沿著分離器的直徑方向穩(wěn)步行走，通過高壓噴射流在容器上面形成割縫。

磁力裝置因磁力小的原因，無法在分離器的下部行走。我們又采用了鏈條鏈輪式行走裝置。把鏈條繞行分離器直徑一周，利用鏈條把鏈輪固定在分離器的外壁上。緊固好鏈條，起到電機，鏈輪行走裝置帶動噴砂嘴，沿鏈條做圓周運動。而且鏈條把鏈輪行走裝置緊緊的固定在外壁上，保證在底部能夠正常行走。這樣把分離器拆解后，就可順利運走。

采油三礦接轉(zhuǎn)站，需要將已報廢的兩座舊的700方油罐拆除，在原址上面再建新罐。這兩座舊罐，罐內(nèi)存有大量的殘油，而且內(nèi)部流程復(fù)雜，清理起來十分的復(fù)雜，費用極高。采油廠制定了用水射流切割開門通風(fēng)，拆除內(nèi)部復(fù)雜流程。再經(jīng)過檢測合格后，采用其他施工方法進(jìn)行拆除的施工方案。

在罐壁上進(jìn)行開門作業(yè)時，由于磁力行走裝置的磁力有限，無法保證直線行走。而鏈條鏈輪裝置，使用時因大罐直徑過大，需要大量的鏈條才能繞管壁一周，而且鏈條過長，自身重量過大，不能保證該裝置的正常行走。為此，我們專門設(shè)計了一套磁力式導(dǎo)軌模組。使用時，通過高磁力磁鐵將導(dǎo)軌模組吸附在需要切割的罐壁上，為保證裝置的安全性，在導(dǎo)軌模組下面放上支架。啟動行走程序，模組上的滑塊帶動割嘴沿著導(dǎo)軌在罐壁上穩(wěn)步行走，順利完成了開門作業(yè)。

罐內(nèi)的流程，可以通過手持式的割槍進(jìn)行施工作業(yè)。對罐內(nèi)的油污，直接采用高壓水進(jìn)行噴洗，可以達(dá)到良好的清理效果。

四、結(jié)束語

當(dāng)前，國內(nèi)外容器管道切割技術(shù)的多樣化，對安全施工的重視程度等，都促進(jìn)了油田輸送油、氣、水等金屬容器管道切割技術(shù)的完善，特別是易燃易爆容器、管道安全切割問題也越來越受到人們重視，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。