便携式水切割设备在大罐拆除的应用

冯涛

摘要：便携式水切割设备采用前混合磨料高压水射流技术，其具有体积小、重量轻、运输方便、切割效率高等特点，主要应用于石化管道切割、油罐切割、油轮开孔、危险品处理、易燃易爆品切割作业，是一款应用在高危作业领域最理想的冷切割设备。

关键词：便携式;高压水射流;前混合磨料;大罐拆除;应用

长期以来，石油化工联合站内的大型油罐拆除均采用火焰切割的方式，由此对安全动火和工人作业环境提出了很高要求。应用便携式水切割设备，对安全动火条件无苛刻要求，达到工人可以进入作业空间施工的条件即可，不产生气体污染，不会恶化作业环境条件，有效地提高了施工效率，很好地完成了大罐拆除工作。

1 便携式水切割设备工作原理及系统组成

1.1工作原理

前混合磨料射流是指水流在高压料罐内和磨料初步混合处于流化状态，然后经过截止阀进入混合室，在混合室内与高压水流进行充分混合，形成液固两相流，再通过喷嘴喷出形成磨料射流。采用前混式磨料水切割方式，保证远距离无氧切割，可满足油田油气和海洋工程远距离施工和防爆要求。

1.2设备性能参数

1.3系统组成

1.3.1便携式水切割系统主机

便携式水切割系统主要由驱动系统、磨料供给系统、增压系统、控制系统等组成。驱动系统包括：防爆电机、联轴器等;磨料供给系统包括：磨料混合罐、上下阀体、泄压阀及其管路;增压系统包括：防爆控制箱、调压阀、安全阀、单向阀、压力表及各球阀开关。

1.3.2管道切割器

管道切割器由管道切割器、控制盒及其附件鏈条、链条卡、轨道、轨道卡组成。管道切割器是切割作业执行机构，割枪固定部位;控制盒是管道切割器切割速度调节控制器;链条、链条卡将管道切割器固定在轨道之上;轨道、轨道卡使管道切割器沿轨道行走。

1.3.3吸附式开孔器

吸附式开孔器由支腿、防水电机、车体、支撑法兰、定位杆、割枪定位调节结构组成;实现开孔作业。

1.3.4直线行走切割器

直线行走切割器由直线导轨、强力磁铁、切割枪总成、车体组成，实现直线切割。

1.4操作规程

使用本设备至少需要三名工作人员，一人负责操作便携式水切割系统;一人负责切割部分操作;一人负责在旁监护，处理应急问题。

1.4.1设备连接

（1）将设备低压管与外部水源连接;

（2）将低压水管快接头接入设备低压进水口，并将两侧拉环合紧，打开外接水源阀门开关;

（3）将高压管一端的高压快接头同磨料罐高压出水口连接，顺时针拧紧紧固套筒，另一端与辅助切割设备的割枪枪头部分高压块接口连接;

（4）磨料装填，旋开磨料混合罐上阀体，填入磨料，装填完毕后将磨料罐上口及密封圈沟槽、上阀体螺纹清洗干净并旋紧磨料混合罐上阀体。

（5）开启外接水源阀门，再打开设备低压水管进水控制开关，同时打开蓄水罐排气开关，待有水稳定流出后关闭排气开关;

1.4.2设备启动

（1）设备操作人员操作前需佩戴防护手套;操作切割部分人员操作前须穿戴好防护用具：防护服、防护镜、防护手套、防水鞋;

（2）设备开启前需要对辅助切割设备进行安装、放置，保证切割器固定牢靠，必要时可适当增加配重;当切割表面不规整时，需使切割器在未加压状态下预先执行一遍切割过程，并对枪嘴位置适当调整，保证枪嘴距待切割物体最高点1-2mm;

（3）启动设备，打开防爆控制箱电源开关，按下启动按钮启动设备，电源指示灯亮;

（4）设备加压，顺时针旋转调压阀手柄，逐渐调节压力至压力表稳定在40Mpa，停止旋转;

（5）开启磨料，待压力稳定后，将磨料控制开关开启至设备底面成45°夹角左右，此时枪嘴开始喷射高压磨料射流;

（6）通知切割操作人员开始对待切物体进行切割作业;

1.4.3设备关闭

（1）闭磨料，将磨料控制开关关闭至与设备底板夹角成90°状态;

（2）设备降压，关闭磨料后，带压运行1-2分钟，确保高压软管内部磨料完全流出，逆时针旋转调压阀手柄至关闭状态，此时压力表示数为0Mpa;

（3）关闭设备，按下停止按钮并关闭防爆控制箱电源，此时电源指示灯灭;

（4）闭水源，待设备停止运转后关闭低压水管进水控制开关;

（5）旋松泄压阀释放磨料混合罐内部压力，待压力释放后将其重新旋紧;

2 大罐拆除流程

3 高压水射流技术的应用

3.1罐体附件拆除

罐体附属设施若影响水切割须提前拆除，如保温层、周围的管线、扶梯等。

3.2罐体本体拆除

本方案为在罐本体环切4刀，将罐本体一分为五，划分5部分整体吊装拆除，分别为罐顶板、罐壁板（分3段）、罐底板。拆除顺序如下：

3.2.1灌顶板拆除

（1）首先用吸附式开孔器在罐顶板均匀对称开4个吊装孔，以保证每个吊点受力均匀，然后用管道切割器环切将罐顶板与罐壁板切割分离。

（2）整圈切割完成后，操作人员立即撤出吊机作业半径范围内，防止意外发生，最后吊机将罐顶板吊至解体区域解体。

3.2.2灌壁板拆除

（1）拆除分三段进行，每段高度3553mm。用石膏笔将割除的整圈切割线定位好，割除前在罐壁板用吸附式开孔器开4个吊点孔，然后切割工按照切割线进行整圈切割。

（2）整圈切割完成后，操作人员立即撤出吊机作业半径范围内，防止意外发生，最后吊机将罐壁板吊至解体区域解体。

3.2.3灌底板拆除

罐底板与油库基础相连，罐壁板切割完成后将罐底板按焊接顺序切割完毕，直接原地切割解体。

4 应用前景

（1）便携式水切割设备没有很高的温升效应，工作介质又是没有燃点的普通自来水，特别适合石化行业事故抢修、大修时难以达到动火条件的地方;

（2）在炼油生产装置主要适合管道系统、油罐、气柜及各种油品管道难以进行大量蒸汽吹扫或吹扫困难的拆除抢修、设备管道开口工程;

（3）在海上固定平台内油气管线、油罐及水下桩管的切割工程;

参考文献：

[1]李晓红，卢义玉，向文英.水射流理论及在矿业工程中的应用.重庆：重庆大学出版社，2007.

[2]沈忠厚.水射流理论与技术.山东：石油大学出版社，1998.

[3]梁立成.北京航空工艺研究所高压水射流切割技术.中国安全科学学报，1995，5（S1）：189-190.

[4]周哲波.水刀超高压密封设计.机械工程师，2002，（1）：73-75.

[5]薛胜熊.高压水射流技术工程.安徽：合肥工业大学出版社，2006.