水下電弧切割作業(yè)的初次嘗試

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(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

1 現(xiàn)場情況

1.1 作業(yè)點現(xiàn)狀

我公司DN900濃海水管線的最低點位于給排水西側空壓站地面下1.5 m處。2016年大檢修期間，計劃在此處管線正上方位置加裝兩處直徑為DN400高150 mm法蘭短節(jié)，開孔切割作業(yè)時，管內(nèi)濃海水快速涌出致使工作中斷。為了將管內(nèi)的海水盡快排出以便進行施工，需在DN900管壁上切割圓排液孔。

1.2 作業(yè)內(nèi)容

為了加快管內(nèi)濃海水的排出，計劃采用直徑為100 mm的潛水泵管插入主管道中，由于水下作業(yè)，采用磁力鉆鉆孔方法行不通，擬采用水下電弧切割的方法。用φ108管道短節(jié)作為參照物來切割開孔，在管徑外壁加開φ108孔。

2 水下電弧切割

2.1 水下切割的分類

水下切割技術雖種類繁多，但依據(jù)其基本原理和切割狀態(tài)不同，大體上可將現(xiàn)有的水下切割法分為兩大類，即水下熱切割法和水下冷切割法。

水下熱切割法是利用熱源對金屬進行加熱，或在純氧氣中燃燒，使金屬熔化，并采取某種措施將熔化金屬或熔渣去除而形成切口的切割方法，是應用最廣泛的一種切割方法。水下電弧切割是其中的一種。

2.2 水下切割的特點

不同的水下切割法有不同的技術要求、切割速度、應用水深等，每一種水下切割法都有其優(yōu)點和局限性，各種水下切割法的比較見表1。

表1 各種水下切割法的比較

2.3 水下電弧切割

金屬—電弧切割的原理是利用電弧熱使被割金屬熔化而被切割，它是靠割炬的緩慢拉鋸運動將熔融金屬推開，形成割縫。用熱割法對工件進行水下切割時，必須考慮熱源本身在周圍介質中大量的消耗。水下熱切割法具有切割速度較快、效率高、適用范圍廣等特點，但是切口質量較粗糙。

3 水下切割作業(yè)

3.1 水下切割的困難

1)作業(yè)點位于水下150 mm處，不能觀察到焊道切口，不能目測到切割具體位置；

2)水下電弧切割，電弧熱損耗大，母材熔化困難，不易形成割口；

3)電焊條非耐水焊條，遇水后不能維持電弧穩(wěn)定燃燒，藥皮容易大塊脫落，起不到保護作用；

4)由于觀察不到引弧點，水下熱量散失又快，電弧長度不易掌握，故水下引弧非常困難；

5)水中作業(yè)，增大了焊工作業(yè)觸電的危險。

3.2 準備工作

1)焊接電源采用功率較大的直流弧焊機(松下630型)。直流電源較交流電源空載電壓低，直流電較交流電對人體損害程度小，安全性稍好些，并且直流電源電弧穩(wěn)定性強；

2)將電焊機放置于干燥處，電焊把線、焊鉗應采用較新為宜，以保證絕緣性良好，焊機處設斷路器開關，并責專人管護；

3)工作點位置架設工作平臺，工作平臺應高于水面，并便于施焊作業(yè)，平臺跳板應絕緣；

4)切割作業(yè)人員勞保整齊，并穿高筒絕緣靴，戴絕緣橡膠手套；

5)切割點下方架設水泵，水泵流量應大于開孔后排出水量，以保證水位不能淹沒工作平臺。

3.3 切割作業(yè)

1)由于酸性焊條引弧及電弧燃燒穩(wěn)定性都優(yōu)于堿性焊條，故切割選用直徑4.0 mm的E4303電焊條，采用較大焊接電流(正常焊接電流的1.5～2倍，正常切割電流的1.2～1.5倍，這樣可以彌補水中電弧熱量的過大損耗，同時焊芯所產(chǎn)生的電阻熱對藥皮有烘干作用，使焊條藥皮短時間不會完全濕透，最大程度地發(fā)揮藥皮的作用；

2)切割時最大的困難是無法掌握每根焊條所割切口的連續(xù)性，只能依靠參照物來切割。此次作業(yè)的內(nèi)容是將直徑為100 mm的潛水泵管插入主管道中，將其內(nèi)部濃海水排出，所以采用φ108管道短節(jié)作為參照物來切割開孔，這樣每次收弧位置的點與引弧位置點的連接、連續(xù)性容易掌握一些，切割時焊條沿參照物外壁逐步切割，直至一周；

3)切割過程中，由于水的降溫作用，熔池鐵水流動性極差，不會自然下淌，所以操作中，焊條端部對熔池鐵水應有向下推鏟動作，推鏟動作幅度不要過大(幅度過大會產(chǎn)生熄弧現(xiàn)象)，要均勻，根據(jù)電流大小選擇推鏟頻率，一般2～3 s推鏟動作一次；

4)切割過程中，如發(fā)生粘條或熄弧現(xiàn)象，要及時更換焊條，每根焊條工作時間控制在1 min之內(nèi)，如時間過長，焊條藥皮濕透，不能保證電弧穩(wěn)定燃燒，即不能完成切割作業(yè)；

5)更換焊條時，應先關閉電源，斷電后取下焊條頭，換上新焊條，防止更換焊條時觸電。

4 作業(yè)效果

充足的施工前準備，嚴格各項操作參數(shù)，采用φ108管道短節(jié)作為參照物水下電弧切割開孔，歷時1.5 h，達到了預期的效果。 將直徑為100 mm的潛水泵管插入所割孔中，其內(nèi)部濃海水迅速排出，中斷的檢修任務開始正常施工，為后續(xù)檢修工作贏得了寶貴的時間，為大修順利開車提供了有力保障。

5 結 語

這次水下電弧切割作業(yè)的首次嘗試，是一次全新的技術挑戰(zhàn)，此次作業(yè)過程中一些經(jīng)驗的積累為以后類似切割工作提供了有利的參考。水下切割技術在大深度切割作業(yè)中，也需從設備器材等方面加以改善，以促進其更廣泛的應用。