高壓水射流的應用

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，內部存有大量殘余油氣。進行拆除作業時，首先將容器內部清理干凈，施工前測量可燃氣體濃度，消防車輛隨時待命，安全風險相當大，而且費用較高。直接影響安全生產的需要。所以易燃易爆容器、管道切割技術，一直是地面建設，切割設備研究的重點。

關鍵詞：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，運用液體增壓原理，將動力源的機械能轉換成水的壓力能，再將壓力能轉變成動能，通過高壓發生設備增壓獲得巨大能量，形成高速水射流，噴射到工件表面，當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，達到去除材料的加工目的。

高壓水射流切割時不產生熱量和有害物質，材料無熱效應（冷態切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、環保，成本低、速度快、效率高，可實現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、高壓水射流設備的組成和參數

（一）高壓泵站

高壓泵站用于向整個工作系統提供壓力水。泵站可采用電動機驅動或采用內燃機進行驅動。泵站由直列式臥式柱塞泵、水箱及相關控制閥等組成。其主要技術指標為：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）磨料射流發生裝置

磨料射流發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過發生裝置后即可調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。磨料濃度調節閥可調節射流的磨料濃度。關閉磨料截止閥可以形成純水射流。

二、切割執行機構

（一）磁力行走裝置

該裝置四個磁力輪可以吸附在鋼結構的表面，通過電機驅動磁力輪前進和后退。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運行。他可以應用在構建的上面和側面，不適合用在構件的底部。

（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帶動執行機構沿鏈條軌跡行走，形成切割軌跡。

（三）磁力式導軌模組

他有導軌模組、支架、磁力開關等組成，通過磁力開關將該裝置吸附在有較大平面的構建上面，通過導軌模組帶動割嘴進行切割。

（四）手持式切割裝置

手持裝置有手柄和前保護罩組成，應用在其他裝置無法發揮優勢的地方，操作起來靈活方便。

三、現場應用情況

現河采油一礦接轉站有兩臺大型的分離器，由于長時間的運行，已經出現腐蝕、穿孔的現象，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。分離器內部有許多殘存的油氣，由于安全的原因，一般的現場切割分解也達不到動火條件。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，經研究，準備采用高壓水射流裝置對分離器進行了分解，然后再運輸的方案。首先我們用磁力行走裝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，罐內存有大量的殘油，而且內部流程復雜，清理起來十分的復雜，費用極高。采油廠制定了用水射流切割開門通風，拆除內部復雜流程。再經過檢測合格后，采用其他施工方法進行拆除的施工方案。

在罐壁上進行開門作業時，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，我們專門設計了一套磁力式導軌模組。使用時，通過高磁力磁鐵將導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軌在罐壁上穩步行走，順利完成了開門作業。

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

四、結束語

當前，國內外容器管道切割技術的多樣化，對安全施工的重視程度等，都促進了油田輸送油、氣、水等金屬容器管道切割技術的完善，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，具有非常廣泛的應用前景。