輸油氣管道的冷切割技術(shù)

肖瑞金

華東管道工程有限公司 江蘇徐州 221008

長(zhǎng)輸油氣管道改造、搶維修工作能否在預(yù)定時(shí)間內(nèi)安全的投產(chǎn)備受業(yè)主和施工方的重視。管道改造和在役管道搶維修具有邊生產(chǎn)邊施工、安全風(fēng)險(xiǎn)高、工期緊等特點(diǎn)，尤其是帶壓封堵技術(shù)是在不停產(chǎn)狀態(tài)下對(duì)管道進(jìn)行維修、切割和換管作業(yè)，作業(yè)過(guò)程存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)。選擇合適的冷切割技術(shù)是保證改造、搶維修安全施工的重要保證。目前國(guó)內(nèi)管道改造、封堵施工、搶維修動(dòng)火連頭現(xiàn)場(chǎng)常用的冷切割技術(shù)主要有手動(dòng)割管器切割、電動(dòng)爬管機(jī)切割和分瓣式液壓割管機(jī)切割的方法。

1 手動(dòng)割管器

手動(dòng)割管器是一種用于切割大口徑的金屬管道手動(dòng)切割工具，主要由機(jī)架、扶正機(jī)構(gòu)、切割刀、限位輪、鉸接螺栓與螺母、搖把等零部件組成。適用于作業(yè)空間小切割大口徑各種鋼制、鑄鐵管材（現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用見(jiàn)圖1）。

圖1 手動(dòng)割管機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖片

1.1 工作原理

通過(guò)鉸接螺栓和螺母將手動(dòng)割管器固定于管材的切割位置，松緊適度，確保四把切割刀和管材外壁接觸良好。將搖把與機(jī)架連接，靠搬動(dòng)搖把帶動(dòng)手動(dòng)割管器均勻旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)45°～60°時(shí)，將搖把取出，插入另一位置，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切割作業(yè)。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

手動(dòng)割管器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，攜帶、使用方便；

（2）適合小空間操作，如溝里、水中、易爆環(huán)境（冷切割）；

（3）使用手動(dòng)割管器切割大口徑管道時(shí)，通常管子周圍需15～20cm 操作空間；

（4）作業(yè)時(shí)不需要電源，噪聲小，使用安全，切割后管材切口形狀規(guī)則。

1.3 缺點(diǎn)

（1）人工操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且操作不當(dāng)容易損傷切割刀；

（2）切割管道壁厚一般不大于10mm；

（3）切割出的坡口角度小，焊接時(shí)需重新加工管端坡口。

2 電動(dòng)爬管機(jī)

電動(dòng)爬管機(jī)是一種用于切割大口徑的金屬管道電動(dòng)切割工具，由動(dòng)力切削裝置、爬行裝置和緊固裝置三個(gè)主要部分組成。其爬行裝置采用雙鏈輪和雙鏈條式結(jié)構(gòu)，雙鏈條固定在管道上與雙主動(dòng)鏈輪鏈合，通過(guò)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)使爬管機(jī)沿鏈條行進(jìn)。切削過(guò)程鏈條與管壁之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有效地解決了普通爬管機(jī)易造成切削口偏移問(wèn)題。適用于作業(yè)空間大切割大口徑各種鋼制管道（現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用見(jiàn)圖2）。

圖2 電動(dòng)爬管機(jī)使用圖片

2.1 工作原理

電動(dòng)爬管機(jī)安放在管道被切處，帶好鏈條，轉(zhuǎn)緊張緊絲杠，盡量使兩鏈條張緊力一致。緊好爬管機(jī)后，把所需的刀具緊到爬管機(jī)上。在爬管機(jī)旁邊放置一套冷卻裝置，切割時(shí)要用清潔水冷卻銑刀。在正式切割前使爬管機(jī)順時(shí)針爬行一周，觀察爬行是否偏移。切割時(shí)撥動(dòng)主軸扳手，使其刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一人在爬管機(jī)旁旋轉(zhuǎn)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，刀具緩緩切入管壁，一次切透，同時(shí)一個(gè)人在刀具旁添加冷水，給刀具降溫。如果在操作過(guò)程中，刀具卡在管道內(nèi)，應(yīng)迅速撥動(dòng)爬行扳手，使其暫停爬行，將刀具抬起，等在故障排除后，方可繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。

2.2 優(yōu)點(diǎn)

電動(dòng)爬管機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）該設(shè)備能耗低、使用壽命長(zhǎng)；

（2）拆裝方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、切割后端面絕對(duì)垂直, 端面無(wú)毛刺，切割后管材切口形狀規(guī)則。

2.3 缺點(diǎn)

（1）電動(dòng)爬管機(jī)作業(yè)時(shí)需要電源，作業(yè)空間大（500mm×600mm），容易產(chǎn)生電火花及噪聲；

（2）雖然操作簡(jiǎn)單、方便，但是易卡刀、損傷切割刀；

（3）切割管道壁厚一般不大于20mm；

（4）切割大口徑管道耗時(shí)長(zhǎng)；

（5）切割時(shí)，噪聲、振動(dòng)大。

3 分瓣式液壓割管機(jī)

分瓣式液壓割管機(jī)是一種用于切割大口徑的金屬管道液壓切割工具。包括分瓣式固定圈和轉(zhuǎn)動(dòng)圈( 主體機(jī)架)、刀架和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)等。適用于作業(yè)空間小切割大口徑管道切斷與坡口加工（現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用見(jiàn)圖3）。

3.1 工作原理

分瓣式液壓割管機(jī)作業(yè)前首先將兩瓣機(jī)架張開(kāi)安裝、通過(guò)半圈鎖緊螺母連接成一個(gè)整體，通過(guò)旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的螺母將機(jī)架固定到管道的管壁上。液壓馬達(dá)通過(guò)小齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)圈上的刀盤(pán)繞鋼管旋轉(zhuǎn)，同時(shí)進(jìn)刀裝置驅(qū)動(dòng)刀架沿鋼管徑向進(jìn)刀，實(shí)現(xiàn)鋼管的切割與坡口加工的功能。

圖3 分瓣式液壓割管機(jī)圖片

3.2 分瓣式液壓割管機(jī)優(yōu)點(diǎn)

（1）適用于狹小空間（200mm×250mm），安裝拆卸簡(jiǎn)便；

（2）液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可受力高強(qiáng)度的切削，設(shè)備壽命長(zhǎng)，噪音小，無(wú)振動(dòng)；

（3）可同時(shí)切割及加工坡口，裝拆快速又穩(wěn)固，坡口精度高，切削壁厚可達(dá)50mm；

（4）坡口角度任意選擇，刀架自動(dòng)走刀，快速方便；

（5）切削過(guò)程中進(jìn)行較大范圍的無(wú)極調(diào)速，靈活性大，效率高、質(zhì)量好。

隨著油氣管道大修、改造工作量的不斷增大，各搶維修單位會(huì)尋求更加經(jīng)濟(jì)、安全和快速的切割管道的方法。分瓣式液壓割管機(jī)解決了在役管道切割與坡口加工一次成型，解決了電動(dòng)爬管機(jī)作業(yè)空間大、切割時(shí)間長(zhǎng)等難題（使用電動(dòng)爬管機(jī)切割一道直徑813mm 管口約需3h，且要打磨坡口角度才能滿足焊接要求。分瓣式液壓割管機(jī)切割一道直徑813mm 管口只需30min，切割效率大幅提高，且坡口一次成型）。分瓣式液壓割管機(jī)安裝、拆卸簡(jiǎn)便，切割效率高，適用于狹小空間管道的改造、搶維修割管作業(yè)，提高了管道改造、搶維修的效率和質(zhì)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)，在管線改造、搶維修中具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 江勇、張寶強(qiáng)、劉艷利等，機(jī)械分瓣式鋼管切割機(jī)，管技術(shù)與設(shè)備[J]，2011.5:24- 26.

2 劉連偉、曲長(zhǎng)龍，手動(dòng)切管機(jī)的研制與應(yīng)用，石油機(jī)械[J]，2006.10:58- 59.