在现水切割技术的研究.pdf

FLUIDMACHINERY
Vol.42.No.12.2014
文章编号:1005-0329(2014)12-0052-03
在现水切割技术的研究
薛胜雄,韩彩红',李岳峰
(1.合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;2.广州华臻机械设备有限公司,广东广州510830)
摘要:在现水切割也就是在错综复杂的作业现场(如石化装备检修现场、交通车祸现场等)应用超高压水切割技术
对易燃、易爆的各种设备进行切割破拆的作业工程。显然,在现切割很有市场,基于安全它又必须用水切割这一冷态切
割工艺,而现行的针对平面板材的通用水切割机设备又不适应在现切割。对此,笔者提出以250MPa、15kW机组、在现连
续有效作业2h的概念,并针对不同作业对象研究出各类执行机构,以短时间有限局部安全破坏的技术理论指导在现水
切割作业。
关键词:容器与管道;在现水切割;水力破拆;理论实践
中图分类号:TI137,V261.7
文献标志码:A
doi:10.3969/j.iss.1005-0329.2014.12.01l
Study for Field Waterjet Cutting Machine
XUE Sheng-xiong,HAN Cai-hong, LI Yue-feng
(1. Hefei General Machinery Research Institute, Hefei 230031, China;
2. Guangchou Huaheng Engineering Co Ltd., Guangzhou 510830, China)
Abstract: The field waterjet cutting technology means the waterjet cutting machine is used to cutting the Inflammable and ex-
plosive equipments in the working site that very complexity, just as maintenance site for the petrochemical engineering equipment
car accident. For this machine, which operating parameter; Pressure is 250MPA, power is 15kw, continue operation time is 2
hours; According o different objection, wi er will desi n coresponding aua ors. The field waterjet cutting machine will be direct
ed by the theory of limited part safety destructive in the short time.
Key words: vessel and pipe; the field watejet cutting machine; water jet forcible entry; theoretical practice
1在现水切割的意义和对象
器和管道内部的情况异常复杂,有压,有毒、易燃、
易爆,这一切已知和未知的因素都使得在其没有破
顾名思义,在现水切割就是水切割机的现场开之前不允许动火作业,即不允许采用传统的热切
作业,它受到现场环境条件的限制和被切割对象割工艺。这类切割还包括容器、塔器的连通管道、
体征的约束,也正是因为这些前提,在现切割就显阌门等等;交通车祸现场,为不引起爆炸而救出被
示出它独特的意义和关键技术"-。石化装备的困人员也必须采用冷态切割;炮弹切割排险,突发
检修现场,压力容器和管道长期使用因磨损和腐急救(救火、地震等)现场的破拆也非常需要在现
蚀造成局部严重减薄破坏,这种破坏使其不能再水切割作业;总之,在现水切割作业因其冷态特征
承压或存在爆裂危险,必须切除隐患予以补焊。应用广泛。本文主要针对石化装备检修现场应用
这些作业对象不可能拆除,必须也只能在现场局论述在现水切割工艺及其设备设计。
部切割作业,作业处可能在高空,可能在地下甚至
水中,有的还在复杂钢构件的内部。具备在现水切2切割形式与参数优化
割工艺,就会极大缩短石化装备检修周期,也可以
解决许多现场随时随处发生的检修难题。但是,容
在现水切割的形式无非由部分构成:超高
收稿日期:2014-01-09
2014年第42卷第12期
流体机械
压水发生设备和水射流执行机构,两者相距以的増压器型式,由于泵柱寨平均速度被限制在
50m为宜。前者要求2种形式:对连续切割工程0.15m/s以内,柱塞行程必须超长,因而柱塞就成
量较大者应车载机组,自带水源;对应急切割作业了细长杆,导致増压器的整体尺寸就很大,远比同
者,应带少量水源且机组可人工推进现场。后者等功率的往复泵体量要大的多。往复泵型式当以
则要求针对不同的切割对象提供不同的执行机工作压力在100MPa以上,泵速在500r/min左右
构,但不外乎就是容器、管道和人工难进入的场合随着泵机组功率的降低,温升、润滑得以保证,泵速
3种情况。切割形式的另一个重要内容就是采用的提高也就有了更大空间。图1所示为高速超高
超高压水射流工况和后混合磨料射流形式。因为压泵的设计,该泵的标准参数:泵速720r/min,工作
有一种想当然的说法:采用数十兆帕的高压前混压力300MPa,最高工作压力350MPa,流量3.5I
合麾料射流形式,它具有压力低,试验效果好且成min,柱塞直径8mm,行程44mm。该泵外形尺寸为
本也低的诸多利好优势。然而人们往往忽略了这640mmx427mmx268m,泵自重仅100kg,泵机组
种形式的诸多无法改变的硬伤:前混合磨料射流重720kg,最大配带电机功率22kW。
虽然压力低了,要提高效率必须很大程度提高流
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量和磨料供砂量,而且这种射流形式很不适合现
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场高空作业,其次磨料的干结堵塞与难以保持于
燥、均匀、连续供应、现场污染等。笔者研究表明
在现切割应采用超高压微流量后混仚磨料射流形
式是合理适用的,它既能保证现场作业自带轻便
水源与黁料,又能保证2b甚至更长时期现场连续
和复杂环境作业,而且当今250MPa甚至更高压
力的超高压水射流技术已经成熟应用,非常安全
图1高速超高压泵
和小型化,之所以确定250MPa是因为在现切割
为了配合泵的小型化,泵的设计有以下特色
对切缝质量要求不高,这一压力已够用。
(1)由于是高泵速,动力端得以良好的飞溅润滑,
在现水切割作业技术参数优化如下:工作压十字头导杆设有两道油封,且其中间有飞贱油孔
力:250MPa;流量:4LM/min;机组功率:1I5kW;耗砂隔开;(2)液力端采用连接块、连接体、高压缸体
量:3kg/min;磨料粒径:80日;连续作业时间:2h和阀体的四块串联乐并结构,以适应超高压工况
(对应急短时间作业则水量和砂量相应减少);切所要求的较大轴向尺寸;(3)为了保证大长径比
割适应厚度:钢板小于100mm;切割速度:3m/min柱塞的对中调心,柱塞与十字头采用弹簧预紧螺
(对10mm厚钢板);水喷嘴直径:0.25mm;磨料喷纹间接连接,柱塞的支撑则设计在其中段两处;
嘴直径:0.8mm。当然,在现水切割作业要求动力(4)柱塞往复