输油气管道的冷切割技术

肖瑞金

华东管道工程有限公司 江苏徐州 221008

长输油气管道改造、抢维修工作能否在预定时间内安全的投产备受业主和施工方的重视。管道改造和在役管道抢维修具有边生产边施工、安全风险高、工期紧等特点，尤其是带压封堵技术是在不停产状态下对管道进行维修、切割和换管作业，作业过程存在诸多安全风险。选择合适的冷切割技术是保证改造、抢维修安全施工的重要保证。目前国内管道改造、封堵施工、抢维修动火连头现场常用的冷切割技术主要有手动割管器切割、电动爬管机切割和分瓣式液压割管机切割的方法。

1 手动割管器

手动割管器是一种用于切割大口径的金属管道手动切割工具，主要由机架、扶正机构、切割刀、限位轮、铰接螺栓与螺母、摇把等零部件组成。适用于作业空间小切割大口径各种钢制、铸铁管材（现场应用见图1）。

图1 手动割管机现场应用图片

1.1 工作原理

通过铰接螺栓和螺母将手动割管器固定于管材的切割位置，松紧适度，确保四把切割刀和管材外壁接触良好。将摇把与机架连接，靠搬动摇把带动手动割管器均匀旋转，旋转45°～60°时，将摇把取出，插入另一位置，继续旋转，实现切割作业。

1.2 优点

手动割管器具有以下优点：

（1）结构合理简单，携带、使用方便；

（2）适合小空间操作，如沟里、水中、易爆环境（冷切割）；

（3）使用手动割管器切割大口径管道时，通常管子周围需15～20cm 操作空间；

（4）作业时不需要电源，噪声小，使用安全，切割后管材切口形状规则。

1.3 缺点

（1）人工操作费时费力，且操作不当容易损伤切割刀；

（2）切割管道壁厚一般不大于10mm；

（3）切割出的坡口角度小，焊接时需重新加工管端坡口。

2 电动爬管机

电动爬管机是一种用于切割大口径的金属管道电动切割工具，由动力切削装置、爬行装置和紧固装置三个主要部分组成。其爬行装置采用双链轮和双链条式结构，双链条固定在管道上与双主动链轮链合，通过链轮转动使爬管机沿链条行进。切削过程链条与管壁之间无相对运动，有效地解决了普通爬管机易造成切削口偏移问题。适用于作业空间大切割大口径各种钢制管道（现场应用见图2）。

图2 电动爬管机使用图片

2.1 工作原理

电动爬管机安放在管道被切处，带好链条，转紧张紧丝杠，尽量使两链条张紧力一致。紧好爬管机后，把所需的刀具紧到爬管机上。在爬管机旁边放置一套冷却装置，切割时要用清洁水冷却铣刀。在正式切割前使爬管机顺时针爬行一周，观察爬行是否偏移。切割时拨动主轴扳手，使其刀具逆时针旋转，一人在爬管机旁旋转进刀机构，刀具缓缓切入管壁，一次切透，同时一个人在刀具旁添加冷水，给刀具降温。如果在操作过程中，刀具卡在管道内，应迅速拨动爬行扳手，使其暂停爬行，将刀具抬起，等在故障排除后，方可继续进行作业。

2.2 优点

电动爬管机具有以下优点：

（1）该设备能耗低、使用寿命长；

（2）拆装方便、传动平稳、切割后端面绝对垂直, 端面无毛刺，切割后管材切口形状规则。

2.3 缺点

（1）电动爬管机作业时需要电源，作业空间大（500mm×600mm），容易产生电火花及噪声；

（2）虽然操作简单、方便，但是易卡刀、损伤切割刀；

（3）切割管道壁厚一般不大于20mm；

（4）切割大口径管道耗时长；

（5）切割时，噪声、振动大。

3 分瓣式液压割管机

分瓣式液压割管机是一种用于切割大口径的金属管道液压切割工具。包括分瓣式固定圈和转动圈( 主体机架)、刀架和进刀机构和夹持机构等。适用于作业空间小切割大口径管道切断与坡口加工（现场应用见图3）。

3.1 工作原理

分瓣式液压割管机作业前首先将两瓣机架张开安装、通过半圈锁紧螺母连接成一个整体，通过旋转夹持机构的螺母将机架固定到管道的管壁上。液压马达通过小齿轮驱动转动圈转动，转动圈上的刀盘绕钢管旋转，同时进刀装置驱动刀架沿钢管径向进刀，实现钢管的切割与坡口加工的功能。

图3 分瓣式液压割管机图片

3.2 分瓣式液压割管机优点

（1）适用于狭小空间（200mm×250mm），安装拆卸简便；

（2）液压传动机构可受力高强度的切削，设备寿命长，噪音小，无振动；

（3）可同时切割及加工坡口，装拆快速又稳固，坡口精度高，切削壁厚可达50mm；

（4）坡口角度任意选择，刀架自动走刀，快速方便；

（5）切削过程中进行较大范围的无极调速，灵活性大，效率高、质量好。

随着油气管道大修、改造工作量的不断增大，各抢维修单位会寻求更加经济、安全和快速的切割管道的方法。分瓣式液压割管机解决了在役管道切割与坡口加工一次成型，解决了电动爬管机作业空间大、切割时间长等难题（使用电动爬管机切割一道直径813mm 管口约需3h，且要打磨坡口角度才能满足焊接要求。分瓣式液压割管机切割一道直径813mm 管口只需30min，切割效率大幅提高，且坡口一次成型）。分瓣式液压割管机安装、拆卸简便，切割效率高，适用于狭小空间管道的改造、抢维修割管作业，提高了管道改造、抢维修的效率和质量，降低了劳动强度和安全风险，在管线改造、抢维修中具有广阔的应用前景。

1 江勇、张宝强、刘艳利等，机械分瓣式钢管切割机，管技术与设备[J]，2011.5:24- 26.

2 刘连伟、曲长龙，手动切管机的研制与应用，石油机械[J]，2006.10:58- 59.