海洋管道切割下料工藝和設(shè)備的應(yīng)用分析

李超

一、管道切割下料工藝和設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

我公司主要從事海洋鋼結(jié)構(gòu)管道的切割下料，施工作業(yè)范圍覆蓋了各種管徑的管道。目前，對(duì)于碳鋼材質(zhì)的管道，切割的工藝主要是采用氧乙炔火焰切割，既能保證切割后的坡口表面光滑平整，也能保證切割后的管道尺寸。而對(duì)于不銹鋼等其他材質(zhì)的管道，通常采用等離子切割工藝。

碳鋼材質(zhì)的管道切割下料根據(jù)管徑大小的不同和施工的難易程度，可以采用兩種不同類型的切割設(shè)備：磁力管道切割機(jī)和旋轉(zhuǎn)管端切割機(jī)。磁力管道切割機(jī)應(yīng)用最為廣泛，主要用于大管徑、大臂厚的管道以及處于特殊環(huán)境中的管道切割，例如管徑2m以上的管道等，如圖1所示；可旋轉(zhuǎn)管端切割機(jī)是一種較為新型的管道切割設(shè)備，主要用于完成管徑2 m以下管道的切割工作，如圖2所示。不銹鋼材質(zhì)的管道則使用等離子切割機(jī)進(jìn)行切割，如圖3所示。

二、管道切割工藝的優(yōu)缺點(diǎn)分析

1.氧乙炔火焰切割工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

氧乙炔火焰切割是利用氧乙炔將管道切割處預(yù)熱到一定溫度，噴出高壓氧氣流后使金屬在高壓氧氣流中能夠劇烈燃燒，生成氧化熔渣和大量熱的原理而完成切割的。

（1）優(yōu)點(diǎn) 具有設(shè)備簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便和低成本、高效率的特點(diǎn)。切割完成的管道坡口面十分光潔，無需再進(jìn)行機(jī)加工或者打磨，廣泛應(yīng)用于管道下料切割作業(yè)中。

（2）缺點(diǎn) 切割時(shí)產(chǎn)生的熱量較大，如果金屬的熔點(diǎn)低于氧化物的熔點(diǎn)，在金屬未熔化之前熔渣呈液體狀態(tài)從切割處被吹走，就無法完成切割，因此對(duì)材質(zhì)有一定的限制。

2. 等離子切割工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

等離子切割時(shí)利用高溫等離子電弧的熱量使管道端部熔化，并借助高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬形成切口的一種工藝。

（1）優(yōu)點(diǎn) 等離子切割具有切割厚度大、切割靈活的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于不銹鋼等其他材質(zhì)管道的切割。

（2）缺點(diǎn) 等離子切割時(shí)煙塵大，對(duì)工人傷害大，因此要做好防護(hù)措施。

圖1 磁力管道切割機(jī)

圖2 可旋轉(zhuǎn)管端切割機(jī)

圖3 等離子切割機(jī)

三、管道切割設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)分析

1. 磁力切割機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

磁力管道切割機(jī)具有兩組四個(gè)永久磁性輪，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)環(huán)繞鋼管進(jìn)行切割，切割工藝可采用氧乙炔火焰。

（1）優(yōu)點(diǎn) 磁性輪具有吸附力，該切割機(jī)也可在平、立、橫、仰各種空間位置上進(jìn)行全位置多向切割，切割與坡口可一次完成，使用該管道切割機(jī)可自動(dòng)切割，提高工效，保證質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）缺點(diǎn) 鋼管圓度如果不好，磁力小車沿管壁的行走路徑改變，特別是大口徑鋼管，焊后圓度很難保持很好，切割質(zhì)量不高；不能用于不銹鋼等無磁性管道的切割；由于磁力管道切割機(jī)的行走偏差難以避免，管徑越大，偏差越大，所以在切割之前，需在管道外壁劃線，不僅要求工人實(shí)時(shí)監(jiān)控切割過程，還要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，既浪費(fèi)工時(shí)，又不能保證質(zhì)量。

2. 可旋轉(zhuǎn)管端切割機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

此臺(tái)設(shè)備系統(tǒng)共由兩臺(tái)相貫線切割機(jī)、三個(gè)電動(dòng)移動(dòng)管子支撐定位車、兩個(gè)移動(dòng)節(jié)料車、寬窄兩副鋼軌組成。

（1）優(yōu)點(diǎn) 切割機(jī)采用回轉(zhuǎn)臂的形式，機(jī)頭繞管道旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提高了切割的質(zhì)量。在切割時(shí)操作者使用遙控手操盒，可以在任何視角好、安全的位置進(jìn)行操作。

（2）缺點(diǎn) 由于兩臺(tái)切割機(jī)共用一臺(tái)增壓泵，氣體壓力過低，導(dǎo)致兩端不能同時(shí)進(jìn)行切割，這樣就會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)切割機(jī)工作而另一臺(tái)處于閑置狀態(tài)。在切割的時(shí)候，切割機(jī)頭圍繞著管子旋轉(zhuǎn)，切割時(shí)必然產(chǎn)生飛濺的火花，在空氣中冷卻過程中夾雜著鐵屑粉塵，容易進(jìn)入操作臺(tái)造成系統(tǒng)內(nèi)部的線路短路，程序出現(xiàn)故障，導(dǎo)致切割精度的降低。

3. 等離子切割機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

等離子切割機(jī)是采用等離子切割工藝進(jìn)行管道切割下料的設(shè)備，在生產(chǎn)中主要用于不銹鋼材質(zhì)的管道切割。

（1）優(yōu)點(diǎn) 等離子切割機(jī)可用于所有材質(zhì)的管道切割，切割范圍廣；切割速度快，效率高；切割精度比火焰切割高。

（2）缺點(diǎn) 等離子切割機(jī)難以進(jìn)行大臂厚管道的切割，相比火焰切割來說切割成本較高。

四、提高管道切割質(zhì)量和效率的途徑

結(jié)合一線生產(chǎn)實(shí)際，提高管道切割質(zhì)量和效率需要從人、機(jī)、料、法、環(huán)這5個(gè)途徑開展工作。

第一，不管采用何種切割工藝和設(shè)備，對(duì)操作人員的技能培訓(xùn)是第一位的，只有掌握過硬的技能，才能在管道切割過程中保證精度。

第二，切割設(shè)備的調(diào)試精度和運(yùn)行精度都對(duì)管道切割質(zhì)量和效率具有極大的影響。

第三，保證管道的圓度和直線度對(duì)于切割的質(zhì)量也具有十分重要的作用。

第四，針對(duì)不同的材質(zhì)選用合適的切割工藝和設(shè)備，對(duì)于不同環(huán)境中的管道采用恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ǎ趴梢允掳牍Ρ丁?/p>

第五，氧乙炔火焰切割工藝和等離子切割工藝都需要保證管道處于事宜的環(huán)境中，因此切割時(shí)要滿足切割工藝本身的要求，合理布置管道，達(dá)到切割質(zhì)量和效率的雙提升。

五、管道切割設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)分析

隨著海洋鋼結(jié)構(gòu)管道趨向大管徑、大壁厚發(fā)展，切割的難度也越來越大，從氧乙炔火焰切割工藝和等離子切割角度來說，雖然可以完成目前大部分材質(zhì)管道的切割，但隨著深水開發(fā)進(jìn)程的加快，特殊性能材質(zhì)的管道也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，這就需要我們?cè)谔剿餍虑懈罟に嚨耐瑫r(shí)，進(jìn)行新型管道切割設(shè)備的研發(fā)。例如，在深水作業(yè)時(shí)，開發(fā)一種可以同時(shí)適應(yīng)干式和濕式環(huán)境中切割管道的設(shè)備，逐步從半自動(dòng)化到自動(dòng)化作業(yè)過渡，最終實(shí)現(xiàn)材質(zhì)和施工環(huán)境的全覆蓋。

在追求新工藝和新設(shè)備的同時(shí)，還應(yīng)注重管道切割設(shè)備的切割精度和切割效率，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)管道切割質(zhì)量的大跨越，也能提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而順利承攬更多的國際項(xiàng)目，最終提高我國在海洋鋼結(jié)構(gòu)管道方面的國際地位。