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

長輸油氣管道改造、搶維修工作能否在預(yù)定時間內(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)險高、工期緊等特點，尤其是帶壓封堵技術(shù)是在不停產(chǎn)狀態(tài)下對管道進行維修、切割和換管作業(yè)，作業(yè)過程存在諸多安全風(fēng)險。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。目前國內(nèi)管道改造、封堵施工、搶維修動火連頭現(xiàn)場常用的冷切割技術(shù)主要有手動割管器切割、電動爬管機切割和分瓣式液壓割管機切割的方法。

1 手動割管器

手動割管器是一種用于切割大口徑的金屬管道手動切割工具，主要由機架、扶正機構(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)場應(yīng)用見圖1）。

圖1 手動割管機現(xiàn)場應(yīng)用圖片

1.1 工作原理

通過鉸接螺栓和螺母將手動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。將搖把與機架連接，靠搬動搖把帶動手動割管器均勻旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)45°～60°時，將搖把取出，插入另一位置，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切割作業(yè)。

1.2 優(yōu)點

手動割管器具有以下優(yōu)點：

（1）結(jié)構(gòu)合理簡單，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）使用手動割管器切割大口徑管道時，通常管子周圍需15～20cm 操作空間；

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

1.3 缺點

（1）人工操作費時費力，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，焊接時需重新加工管端坡口。

2 電動爬管機

電動爬管機是一種用于切割大口徑的金屬管道電動切割工具，由動力切削裝置、爬行裝置和緊固裝置三個主要部分組成。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鏈輪鏈合，通過鏈輪轉(zhuǎn)動使爬管機沿鏈條行進。切削過程鏈條與管壁之間無相對運動，有效地解決了普通爬管機易造成切削口偏移問題。適用于作業(yè)空間大切割大口徑各種鋼制管道（現(xiàn)場應(yīng)用見圖2）。

圖2 電動爬管機使用圖片

2.1 工作原理

電動爬管機安放在管道被切處，帶好鏈條，轉(zhuǎn)緊張緊絲杠，盡量使兩鏈條張緊力一致。緊好爬管機后，把所需的刀具緊到爬管機上。在爬管機旁邊放置一套冷卻裝置，切割時要用清潔水冷卻銑刀。在正式切割前使爬管機順時針爬行一周，觀察爬行是否偏移。切割時撥動主軸扳手，使其刀具逆時針旋轉(zhuǎn)，一人在爬管機旁旋轉(zhuǎn)進刀機構(gòu)，刀具緩緩切入管壁，一次切透，同時一個人在刀具旁添加冷水，給刀具降溫。如果在操作過程中，刀具卡在管道內(nèi)，應(yīng)迅速撥動爬行扳手，使其暫停爬行，將刀具抬起，等在故障排除后，方可繼續(xù)進行作業(yè)。

2.2 優(yōu)點

電動爬管機具有以下優(yōu)點：

（1）該設(shè)備能耗低、使用壽命長；

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

2.3 缺點

（1）電動爬管機作業(yè)時需要電源，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長；

（5）切割時，噪聲、振動大。

3 分瓣式液壓割管機

分瓣式液壓割管機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)動圈( 主體機架)、刀架和進刀機構(gòu)和夾持機構(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)場應(yīng)用見圖3）。

3.1 工作原理

分瓣式液壓割管機作業(yè)前首先將兩瓣機架張開安裝、通過半圈鎖緊螺母連接成一個整體，通過旋轉(zhuǎn)夾持機構(gòu)的螺母將機架固定到管道的管壁上。液壓馬達通過小齒輪驅(qū)動轉(zhuǎn)動圈轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動圈上的刀盤繞鋼管旋轉(zhuǎn)，同時進刀裝置驅(qū)動刀架沿鋼管徑向進刀，實現(xiàn)鋼管的切割與坡口加工的功能。

圖3 分瓣式液壓割管機圖片

3.2 分瓣式液壓割管機優(yōu)點

（1）適用于狹小空間（200mm×250mm），安裝拆卸簡便；

（2）液壓傳動機構(gòu)可受力高強度的切削，設(shè)備壽命長，噪音小，無振動；

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

（4）坡口角度任意選擇，刀架自動走刀，快速方便；

（5）切削過程中進行較大范圍的無極調(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，各搶維修單位會尋求更加經(jīng)濟、安全和快速的切割管道的方法。分瓣式液壓割管機解決了在役管道切割與坡口加工一次成型，解決了電動爬管機作業(yè)空間大、切割時間長等難題（使用電動爬管機切割一道直徑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）。分瓣式液壓割管機安裝、拆卸簡便，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，降低了勞動強度和安全風(fēng)險，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、劉艷利等，機械分瓣式鋼管切割機，管技術(shù)與設(shè)備[J]，2011.5:24- 26.

2 劉連偉、曲長龍，手動切管機的研制與應(yīng)用，石油機械[J]，2006.10:58- 59.