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水切割法優(yōu)于火焰切割，不會產(chǎn)生有害氣體或液體，不會在工件表面產(chǎn)生熱量，是安全環(huán)保且高效的冷加工。水切割產(chǎn)品成型質(zhì)量好，切口平滑，無需二次加工，可切割范圍廣，節(jié)約成本和時間。本文介紹了柱塞泵式水切割機器工作原理及優(yōu)點，操作步驟及安全注意事項，論述了水切割法在油田地面建設(shè)工程中的應(yīng)用，以污水沉降罐中心筒及附件拆除施工為例進行效益分析，概述了水切割法應(yīng)用效果及結(jié)論。水切割方法順應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展的需要，在油田地面建設(shè)工程中應(yīng)用前景廣闊。

水切割的工作原理及優(yōu)點

水切割法，即利用高壓水流進行切割的方法。柱塞泵式水切割機主要由驅(qū)動系統(tǒng)、過濾器、增壓系統(tǒng) 、磨料供給系統(tǒng) 、控制系統(tǒng) 及水循環(huán) 系統(tǒng)構(gòu)成。工作介質(zhì)通過低壓軟管經(jīng)過濾器過濾后流入高壓柱塞泵，隔爆型三相異步電動機為高壓柱塞泵提供動力，將工作介質(zhì)加壓，高壓水流經(jīng)高壓軟管進入磨料罐，與磨料充分混合，并帶動磨料加速，最后通過Φ0.8 mm 的割槍槍嘴形成高壓磨料射流進行切割作業(yè)。

調(diào)壓閥通過限流原理實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無極調(diào)節(jié)；安全閥通過溢流作業(yè)實現(xiàn)超壓保護；單向閥可防止水砂回流，進一步確保系統(tǒng)的安全性能。

采用柱塞泵式水切割機施工效率高，切割速度不小于 150 mm/min，施工安全可靠。水切割機切割屬于冷切割、不動火，能保證拆除作業(yè)安全。水切割機采用水和砂兩種介質(zhì)切割，砂在加工過程中不會產(chǎn)生毒氣，可直接排出，較環(huán)保。切割可多方向進行，切口質(zhì)量成型好、平滑，不會產(chǎn)生粗糙、有毛刺的邊緣。便攜式水切割機操作簡單、成本低，切割每分鐘僅耗水 15 L，節(jié)省人力，減少大量的施工工日。

2 水切割機的操作

2.1

操作步驟

調(diào)試工作及使用前準(zhǔn)備。打開進水閥門，槍嘴有水流射出，無堵塞。打開排氣閥門，排凈空氣，直至有水順利噴出，關(guān)閉閥門。確保調(diào)壓閥、磨料控制閥、泄壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。啟動電動機后設(shè)備無異響或震動，系統(tǒng)無泄漏或滲漏，射流順暢無堵塞，壓力可調(diào)、穩(wěn)定且可達額定壓力。調(diào)試正常后可進行切割作業(yè)。

設(shè)備啟動。完成調(diào)試工作，開啟電源開關(guān)，右旋調(diào)壓閥手柄，逐漸調(diào)節(jié)壓力到工作壓力（45 MPa），將磨料控制閥左旋 90°后加砂。當(dāng)磨料射流基本形成時開始切割。切割時根據(jù)射流的反射情況判斷切割狀況：射流反射很高，說明工件未被切透；射流斜向下狀態(tài)為最佳狀態(tài)；如若射流豎直向下，則表示切割速度還可提高。

設(shè)備關(guān)閉。切割作業(yè)完成，首先關(guān)閉磨料控制閥（將控制閥手柄扳回原來的位置），設(shè) 備運行 1 min 左右，排凈高壓軟管中的剩余磨料，左旋壓力閥手柄，將壓力降為零，關(guān)閉電源開關(guān)，左旋泄壓閥手柄，釋放系統(tǒng)中的壓力，最后關(guān)閉進水閥門。

2.2

操作安全注意事項

（1）設(shè)備操作人員須經(jīng)過專業(yè)操作培訓(xùn)。

（2）不得將槍嘴朝向周圍的人員或設(shè)備。

（3）使用設(shè)備時須嚴格按照操作步驟進行，且要佩戴組合護目鏡、防護手套等防護用具。為確保安全，切割時配備 2 名操作人員， 1 名負責(zé) 切割，另外 1 名負責(zé)觀察主機運行情況。

（4）使用前認真檢查設(shè)備性能，確保系統(tǒng)無滲漏，無異響。

（5）操作人員需遠離高壓磨料水射流噴出及反射的方向，以防受到傷害。

（6）高低壓軟管嚴禁彎曲過度（彎曲半徑大于0.5 m）、相互絞纏。

（7）水切割機必須做好接地，接地電阻 ≤4 Ω。

（8）在使用水刀切割時，根據(jù)不同材料選擇不同的壓力進行操作。

（9）在使用水刀的過程中，要注意查看水刀的增壓器和高壓管工作密封情況。

（10）水刀切割好后邊緣都十分鋒利，應(yīng)避免劃傷割傷。

（11）設(shè) 備使用過程中，傾斜角度應(yīng) 小于5°，以保證泵運轉(zhuǎn)的最佳潤滑調(diào)節(jié)。

（12）設(shè)備運行時出現(xiàn)異常應(yīng)立即停機，卸壓后進行檢修，嚴禁工作時拆卸檢修設(shè)備，嚴禁帶電檢修設(shè)備。

3 應(yīng)用

3.1

新舊管道連頭作業(yè)

以往改造工程管線更換需要大面積停產(chǎn)，管線放空、清掃，必要時進行氮氣置換，影響生產(chǎn)，投資大，經(jīng)濟性差。應(yīng)用水切割打開管線，再進行氣囊、油泥封堵雙重防護，只對涉及更換的管線放空、清掃，省去了停產(chǎn)、氮氣置換，既經(jīng)濟又環(huán)保。

2016 年，在某深度污水站回收水泵更換工程中更換強自吸泵前進口端管線動火施工中，水切割前將回收水池內(nèi)液位降到喇叭口以上 0.8~1.2 m 之間，確保喇叭口位于液面以下且不通過橫管回流。應(yīng)用水切割法對深度污水站回收水泵前進水管線（DN250）進行打開，管線切開后在靠近回收水池一側(cè)放入雙氣囊封堵，再用油泥密封，采用可燃氣體報警儀檢測合格后，對回收水泵前管線進行拆除施工，再更換預(yù)制好的管線和強自吸泵。整個施工過程歷時 8 h全部完成，對比以往的此類動火連頭，從時間、人工、材料和設(shè)備使用上均有節(jié)省。

2017 年，在某深度污水站回收水泵更換工程中，新建注水管線溢流管線更換同樣應(yīng)用水切割法，將 3 000 m3 注水緩沖液位上升至收油口，對油進行回收，回收后繼續(xù)上升液位至溢流口喇叭下端40 cm 左右，使液位穩(wěn)定在收油口和溢流口之間。將 2 個罐間閥室去往集水池的已建注水儲罐溢流管（DN400）連接處靠近罐間閥室一側(cè)進行水切割法打開，氣囊加油泥封堵完成且氣體檢測合格后，焊接 DN400 法蘭，取出封堵物，加入 0.5 mm 鍍鋅鐵皮加石棉墊盲死，再進行后續(xù)動火連頭作業(yè)。此次動火連頭 6 h 即全部順利完成。

3.2

污水沉降罐中心筒及附件拆除

2015 年，安裝公司施工的北三污水站沉降工藝及管網(wǎng)改造工程的 2 000 m3 污水沉降罐中心筒及附件拆除施工中應(yīng)用水切割法。污水沉降罐清淤時打開的長方形罐壁板孔洞作為施工人員進入罐內(nèi)施工通道，在罐內(nèi)搭設(shè)滿堂紅腳手架。根據(jù)沉降罐各部件位置及質(zhì)量，計算每個部件的切割位置，在切割位置處放線并安裝導(dǎo)軌，采用高壓水流切割機進行分部切割作業(yè)，加入石榴砂的高速度水射流，以 305 m/s 的速度直接從砂管中射出切割材料，完成切割作業(yè)。使用可燃氣體報警器隨時監(jiān)控罐內(nèi)可燃氣體，罐內(nèi)通風(fēng)使用防爆軸流風(fēng)機保持空氣暢通。拆除罐體附件，通過上下雙倒鏈及吊帶垂直運送出罐外。施工周期縮短了 15 天，且極大降低了施工的安全風(fēng)險。

3.3

老站臥式容器拆除

臥式容器作為儲運設(shè)備應(yīng)用于石油化工行業(yè)。在油田老區(qū)改造中，臥式容器腐蝕嚴重，使用變形的現(xiàn)象多發(fā)，需要進行拆除作業(yè)。采用傳統(tǒng)的火焰切割存在較大的安全隱患，采用往復(fù)鋸切割施工效率較低，影響改造進度。水切割作為一種安全、經(jīng)濟又環(huán)保的方法同樣適用舊容器分體作業(yè)。

水切割法在金屬切割領(lǐng)域、玻璃切割領(lǐng)域、建筑材料加工領(lǐng)域、石油化工行業(yè)等都有應(yīng)用，近年來，隨著油田地面建設(shè)施工安全生產(chǎn)水平的不斷提高，水切割法在含油、含氣、污水等管線更換連頭、舊罐改造、容器拆除的施工中得到實際應(yīng)用。該施工方法對比傳統(tǒng)的火焰切割和往復(fù)鋸切割施工，具有安全、環(huán)保、經(jīng)濟、高效的特點，在油田地面建設(shè)工程中的應(yīng)用前景廣闊。

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