怎樣在水壓和燃氣帶壓的危險環境下管道切割坡口安全作業？

燃氣管道帶氣切割或供水管道在有水壓的情況下實現安全管道切割作業是管道切改優化工程和管道搶修搶險作業中的重點和難點問題。那么在管道工程施工中常見的管道切割和坡口的工具按切割的溫度來分，它可以分為：機械冷切割坡口和火花切割人工坡口。下面就這兩類切割手段來進行簡要介紹：

1.火花類切割和坡口工具

火花類切割和人工坡口工具是管道施工中常見的施工和搶修工具，主要是以氣割、角磨機以及激光、線切割以及水切割等為代表的設備在進行管道切割。其共同的特點是在進行管道切割時有火花濺出，雖然水切割時并不會產生火花，但其在生產中產生的靜電也是不容忽視的安全問題因此被歸為火花類切割工具。

1.1氣割

氣割的工作原理主要是利用氣體火焰將被切割的金屬預熱到燃點，使其在純氧氣流中劇烈燃燒，形成熔渣并放出大量的熱。在高壓氧的吹力作用下，將氧化熔渣吹掉，所放出的熱量又進一步預熱下一層金屬，使其達到熔點。金屬的氣割過程，就是預熱、燃燒、吹渣的連續過程，其實質是金屬在純氧中燃燒的過程，而不是熔化過程。

這種切割是具有較高的溫度且會改變金屬金相的切割作業，氣割后的管材邊緣較硬且還需要再進行人工坡口。

1.2激光切割

激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而使管道表面形成一定形狀的切縫。激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中。

激光切割要求較高的工作條件和工作環境，切割前穿孔是管道施工中難以實現，因為這會帶來更加危險的工作環境。并且其電源要求及氧氣的存放在工程施工中受到了極大的限制。

1.3線切割

電火花線切割機（Wire Electrical Discharge Machining簡稱WEDM），屬電加工范疇，是由前蘇聯拉扎聯科夫婦研究開關觸點受火花放電腐蝕損壞的現象和原因時，發現電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創和發明了電火花加工方法。

這種切割方法與激光切割類設備一樣要求較高的生產環境，而工程施工的惡劣條件顯然無法滿足。

1.4水切割

水切割又稱水刀，即高壓水射流切割技術，是一種利用高壓水流切割的機器。在高壓的水流中添加砂料（石榴石，砂紙上常用的一種材料）作為切割金屬部件的主要磨料。高壓射出的混有砂料的水柱在密閉的環境中具有較好的切割性能。

水切割根本無法消除靜電，且在露天環境中進行管道搶修及切割作業時，其水柱中的細小顆粒（二氧化硅）會造成較為嚴重的環境污染問題以及會引起操作人員的身心健康問題（引起塵肺）。其在切割大口徑管道時所需要的磨料是驚人的，還要保障其更大的用水量，因此在野外作業的管道工程中使用具有相當大的限制性。并且其在切割作業中產生的靜電問題是在危險的易燃易爆的環境中應極力避免的。

1.5角磨機

角磨機的工作原理是利用電機帶動手砂輪進行高速旋轉，利用速度差及砂輪表面的磨料來進行管道切割的。在管道工程中這種設備具有小巧靈活的特性而被廣泛采用。

在切割大口徑管道和坡口時(DN1000以上)時，所耗費的人工工時較大，并不會成為管道切割作業設備的主流，其主要是作為輔助設備來使用的。

2.機械冷切割設備

機械冷切割是一種切割方法，采用切割過程不產生高溫的技術手段或方法，使被切割物保持原有材料特性，切割過程溫度沒有劇烈的升溫變化，通常溫升不超過40攝氏度。主要的工作原理是使用摩擦切割法、切削法、化學法等進行管道切割的設備或工具。如，鉸接式切管機、液壓擠刀（片式或鏈條式，主要切割鑄鐵管道）、防爆自動液壓切管機（爬管機）等工具。

2.1鉸接式切管機

XJ-QS系列鉸接式切管機（手搖刀）與管子割刀都是一種簡易的小型切管機，用來切割鋼管（不可切割合金鋼、螺旋鋼管）、不銹鋼、鑄鐵、球墨、銅合金、鋁合金等管材的專用工具。使用前要根據管道的通徑不同來進行選擇不同的切管機型號。

在小口徑管道（DN300以下）燃氣及天然氣管道進行冷切割作業較為常見。主要是利用刀刃不斷刃入管道表面并做小于90度的旋轉，從而達到一層層地進行管道剝離作業。

這種切管機是屬于機械冷切割切管機，其主要應用于提前做好人身防護且出水（氣）量較小的工作場合中使用。

這是因為它在使用中需要人工不斷地旋轉，而斷口出現則是突然性的一次斷開，如遇到大水量或氣量較大的管道，對人身操作是有極大的安全隱患的。并且管道切斷后需要人工再進行坡口的作業，具有一定的安全隱患和較多的人工來進行管道切割作業。

這種設備早在上世紀50年代就已經出現的技術，目前DN150以上管道切割的作業被防爆自動切管機所代替。

2.2防爆自動切管機

XJQG-1/3型防爆自動切管機是新一代具有管道自動切割同時坡口制備的自動化切管機。在管道切割前，將鏈條緊密貼合于管道之上后，切管機可自動進行管道切割和坡口作業（如不需要坡口，只需卸下坡口刀即可），切割作業過程中不再需要人工的干預，直至重口切斷。

2.2.1在出水量較大，且口徑較大的管道（DN1000以上）切割作業時，由于其管道切割破壁是從刀片切坡管道后就開始，因此，管道內的水或燃油、石油是較小量從破壁處流出，可有效安全地掌握管道切割作業的出水量。即使有人在管道切割現場周邊，也能做到從容應對。

2.2.2在石油天然氣管道切割作業中，其較低的機械冷切割溫度（水冷條件下80攝氏度，液氮條件下0攝氏度切割溫度）進行管道切割和坡口作業。具有較高的安全性和切割精度。

2.2.3切割范圍及厚度

切割范圍為DN150-DN4000（4米)，厚度32mm以下的金屬管道。

切割金屬管道的材質：鑄鐵管、球墨管、鋼管、管線鋼（X120以下或L830M）、不銹鋼等合金管材。

2.2.4驅動使用液壓動力，如在野外施工則優先選用汽油機液壓泵站，如在氣站或加油站內作業則選用防爆電機液壓泵站。

2.2.5自動化程度較高，節省大量人工及消除危險環境（易燃易爆）的不安全因素人身傷害，極大提高管道工程的勞動生產率。

參考文獻：

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