高压水射流的应用

杨红++门红厂++张东明

摘 要：目前在大型储油罐、易燃易爆容器、管道切割时，内部存有大量残余油气。进行拆除作业时，首先将容器内部清理干净，施工前测量可燃气体浓度，消防车辆随时待命，安全风险相当大，而且费用较高。直接影响安全生产的需要。所以易燃易爆容器、管道切割技术，一直是地面建设，切割设备研究的重点。

关键词：高压水射流；油罐；容器；管道；切割；安全

高压水射流切割的基本工作原理是以水为介质，运用液体增压原理，将动力源的机械能转换成水的压力能，再将压力能转变成动能，通过高压发生设备增压获得巨大能量，形成高速水射流，喷射到工件表面，当水射流冲击被切工件时，若压力能超过材料的破坏强度时，即可切断材料，达到去除材料的加工目的。

高压水射流切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。

一、高压水射流设备的组成和参数

（一）高压泵站

高压泵站用于向整个工作系统提供压力水。泵站可采用电动机驱动或采用内燃机进行驱动。泵站由直列式卧式柱塞泵、水箱及相关控制阀等组成。其主要技术指标为：额定压力：50Mpa配用电机功率：18.5kw额定流量：16L/min

同时配置过水水箱和自动保持水箱水位的装置，水箱容积大于0.2M3。

（二）磨料射流发生装置

磨料射流发生装置用于形成混合均匀的磨料浆体，主要由磨料罐、磨料调混装置、磨料截止阀、卸压阀、旋盖等组成。由泵站供给的压力水经过发生装置后即可调制出具有一定浓度的磨料浆体，磨料浆体通过高压胶管输送至喷嘴喷出，即形成磨料射流。磨料浓度调节阀可调节射流的磨料浓度。关闭磨料截止阀可以形成纯水射流。

二、切割执行机构

（一）磁力行走装置

该装置四个磁力轮可以吸附在钢结构的表面，通过电机驱动磁力轮前进和后退。在该装置上面配有割嘴夹持接口，保证割嘴可以和小车同时平稳运行。他可以应用在构建的上面和侧面，不适合用在构件的底部。

（二）链条链轮行走装置

本装置采用链条链轮传动。将链条固定在罐体上，利用电机减速机旋转带动执行机构沿链条轨迹行走，形成切割轨迹。

（三）磁力式导轨模组

他有导轨模组、支架、磁力开关等组成，通过磁力开关将该装置吸附在有较大平面的构建上面，通过导轨模组带动割嘴进行切割。

（四）手持式切割装置

手持装置有手柄和前保护罩组成，应用在其他装置无法发挥优势的地方，操作起来灵活方便。

三、现场应用情况

现河采油一矿接转站有两台大型的分离器，由于长时间的运行，已经出现腐蚀、穿孔的现象，需要在原来的位置上更换两台新型的分离器。这两台分离器直径3米，长度20余米，吊装十分困难，运输更成为一个重要难题。分离器内部有许多残存的油气，由于安全的原因，一般的现场切割分解也达不到动火条件。只能用大型的吊车把原来的分离器移到一边放置。

为了把这两台有安全隐患的分离器运走，经研究，准备采用高压水射流装置对分离器进行了分解，然后再运输的方案。首先我们用磁力行走装置吸附在分离器的外壁上面，把喷砂嘴固定好。起动电机，行走装置沿着分离器的直径方向稳步行走，通过高压喷射流在容器上面形成割缝。

磁力装置因磁力小的原因，无法在分离器的下部行走。我们又采用了链条链轮式行走装置。把链条绕行分离器直径一周，利用链条把链轮固定在分离器的外壁上。紧固好链条，起到电机，链轮行走装置带动喷砂嘴，沿链条做圆周运动。而且链条把链轮行走装置紧紧的固定在外壁上，保证在底部能够正常行走。这样把分离器拆解后，就可顺利运走。

采油三矿接转站，需要将已报废的两座旧的700方油罐拆除，在原址上面再建新罐。这两座旧罐，罐内存有大量的残油，而且内部流程复杂，清理起来十分的复杂，费用极高。采油厂制定了用水射流切割开门通风，拆除内部复杂流程。再经过检测合格后，采用其他施工方法进行拆除的施工方案。

在罐壁上进行开门作业时，由于磁力行走装置的磁力有限，无法保证直线行走。而链条链轮装置，使用时因大罐直径过大，需要大量的链条才能绕管壁一周，而且链条过长，自身重量过大，不能保证该装置的正常行走。为此，我们专门设计了一套磁力式导轨模组。使用时，通过高磁力磁铁将导轨模组吸附在需要切割的罐壁上，为保证装置的安全性，在导轨模组下面放上支架。启动行走程序，模组上的滑块带动割嘴沿着导轨在罐壁上稳步行走，顺利完成了开门作业。

罐内的流程，可以通过手持式的割枪进行施工作业。对罐内的油污，直接采用高压水进行喷洗，可以达到良好的清理效果。

四、结束语

当前，国内外容器管道切割技术的多样化，对安全施工的重视程度等，都促进了油田输送油、气、水等金属容器管道切割技术的完善，特别是易燃易爆容器、管道安全切割问题也越来越受到人们重视，具有非常广泛的应用前景。