水下切割工藝

1.水下切割的工藝參數(shù)水下電弧-氧切割的工藝參數(shù)影響水下電弧-氧切割質(zhì)量和效率的工藝參數(shù)主要有切割電流、氧氣壓力及切割角。采用不同的割條和切割不同的材質(zhì)，對其切割效率和質(zhì)量的影響也不同。下面主要介紹用無縫鋼管割條切割碳素結(jié)構(gòu)鋼時各工藝參數(shù)間的關系。1)切割電流切割電流取決于工件厚度及割條的直徑。被切割工件越厚，割條直徑越大，切割電流就越大。電流過小，電流不穩(wěn)定，穿透力小，使切割能力降低；但電流過大，會使割條過熱，藥皮爆裂，熔池寬度增大，造成熔融金屬粘在切口中，進而使得工件不能被割穿。通常，切割電流I可按下式?jīng)Q定，即(1)式中(1)式中d割條鋼芯外徑，mm；K——跟工件厚度有關的經(jīng)驗系數(shù)，具體見表1。表1經(jīng)驗系數(shù)K值板厚/mmK值板厚/mmK值<1010?2030?3540?45>2050表2列出了在10m水深，用直徑為8mm鋼管割條切割不同厚度鋼板時的切割電流，氧氣壓力及切割速度。經(jīng)水下切割施工驗證，在相同板厚、相同直徑的割條、相同切割材料的條件下，切割電流越大，切割速度就越大。表3列出了在切割電流不同的情況下，用長100mm割條切割出的切縫長度及燃弧時間。表2直徑8mm鋼管割條的切割工藝參數(shù)經(jīng)驗值鋼板厚度/切割電流/A氧氣壓力/MPa切割速度/m.h-15?10280?3200.3?0.456?4010?50320?3400.4?0.540?3020?50340?3700.5?0.630?1050?80370?4000.6?0.710?7表3切割電流與切割速度的關系切割電流/A第100mm割條得到的切縫長度/mm氧氣消耗量/L.min-1燃弧時間/s純?nèi)蓟r間總?cè)蓟r間150無切割效果———1758311646522007110733382509493343730096802729325115512933350135412323

表4切割不同板厚時的切割速度鋼板厚度/切割電流/A氧氣壓力/MPa切割速度/m.h-153200.456.583200.543.2163300.534.2203300.630.62521.6x|3400.6403000.613.3503600.69.7803600.67.9從表3可以看出，隨著電流的增加，斷孤時間越來越少時，幾乎不斷孤，這大〕量。所以，提高水下切割電流，是提高切割效率的有效措施但是，切割電流不能無限制地提高。一方面是受切割電源容量的限制：一般水下電孤-氧切割使用的電源額定輸出電流為500A，如超負荷使用，會損壞電源。另一方面是受割條直徑限制：一定直徑割條的最大允許使用電流是一定的。電流過大會使藥皮脫落，反而影響切割效果。當然，對于切割不從表3可以看出，隨著電流的增加，斷孤時間越來越少時，幾乎不斷孤，這大〕量。所以，提高水下切割電流，是提高切割效率的有效措施但是，切割電流不能無限制地提高。一方面是受切割電源容量的限制：一般水下電孤-氧切割使用的電源額定輸出電流為500A，如超負荷使用，會損壞電源。另一方面是受割條直徑限制：一定直徑割條的最大允許使用電流是一定的。電流過大會使藥皮脫落，反而影響切割效果。當然，對于切割不是相同的電流和相同直徑，大曾加了切割長度，提高了切割速度的割條，其切割速度是不一樣的，當電流增加到350A，同時也降低了耗氧司厚度的鋼板，即使見圖1和表4。2）氧氣壓力水下電孤-氧切割中，氧氣壓力是否合適對切割質(zhì)量及效率影響很大。一般來說，氧氣壓力的大易氧化的金屬時，氧氣壓力（氧氣流量）要大些；隨著板厚及水深的增加，氧氣壓力也要隨之增加。深的關系。小根據(jù)被切割金屬的材質(zhì)、厚度及所處水深來選擇。切割不圖2給出了用鋼管割條切割碳素鋼時耗氧量與工件厚度及水適當增加氧氣的少，不易出現(xiàn)粘邊現(xiàn)承壓能力的限制，另消耗量，可以提高切割速度，而且切口質(zhì)量良好，背面掛渣一方面受導氣管象。但氧氣壓力也不能無限制地增加，因為適當增加氧氣的少，不易出現(xiàn)粘邊現(xiàn)承壓能力的限制，另一方面受導氣管切割時氧氣壓力主要根據(jù)被切割工件的厚度大小來選用，同時適當考慮到氧氣膠管造成的阻力損失。經(jīng)驗表明，在10m水深切割時可選用表5推薦的氧氣壓力大小。表5氧氣壓力的選擇鋼板厚度/mm<1010?2020?30>30氧氣壓力/MPa0.6?0.70.7?0.80.8?0.9>0.9

注：該表僅限于30m長氧氣膠管，若氧氣膠管增加，則每增加10m，應給予0.01?0.02MPa的壓力補償。如果切割時水深超過10m，表5中的氧氣壓力數(shù)值應加上水深壓力。一般來說，水深每增加10m，應增加0.1MPa的氧氣壓力。切割日（2）式中P=p+（2）式中切割氧氣壓力（表壓），MPa；切割水深壓力，MPa；割條內(nèi)徑，mm；考慮了氧氣膠管阻力損失及板厚的經(jīng)驗系數(shù)，其值的選取見表6。表6經(jīng)驗系數(shù)K值的選取鋼板厚度/mm<10210?鋼板厚度/mm<10210?152.515?20320?253.5253）切割角條后傾割條后傾使得氧氣流垂直分量的排渣能力不足，反而會影響切割切割角是指割條與工件表面上垂線之間的夾角a（如圖4所示）。割時，切割氧氣流相對切口前緣形成一個攻角，這有助于加快切割速度；但對于較厚的工件，圖4給出了切割厚度分別為13mm及20mm碳素鋼板時，切割角度a與切割速度之間的關系。條后傾割條后傾使得氧氣流垂直分量的排渣能力不足，反而會影響切割由圖4可以看出，切割厚度為13mm碳素鋼板時，割條的切割角a約為30°時的切割速度最高；而切割20mm厚碳素鋼板時，割條要前傾約25°才能達到最大切割速度?？傊x擇合適的切割角應根據(jù)被切割工件的厚度而定。上述工藝參數(shù)是切割低碳鋼時試驗得到的結(jié)果。切割不銹鋼等有色金屬時，氧氣流主要起吹除熔化金屬的作用，所以有時候也可用壓縮空氣來代替氧氣，但此時的氣體的流量應當比切割碳素鋼時大一些。（2）水下等離子孤切割的工藝參數(shù)由于受到水的冷卻和壓縮，水下等離子孤切割電孤的穩(wěn)定性差。為確保水下引孤順利及切割過程中電孤燃燒穩(wěn)定，需要較高的電孤電壓和較大的切割電流。經(jīng)驗表明，切割相同厚度的金屬材料，水下等離子切割要比陸上切割時電孤電壓提高20%?50%，切割電流增加1倍以上。表7列出了水下等離子孤切割各種金屬的工藝參數(shù)。表7水下等離子弧切割各種金屬的工藝參數(shù)材料淡水深度5m海水深度10m切割電流電弧電壓噴嘴孔徑切割速度切割電流電弧電壓噴嘴孔徑切割速度/A/V/mm/m.h-1/A/V/mm/m.h-1厚度/mm備;Q235低碳鋼10450804.228.5————工作氣Ar50%+15+155001104.06.7————10————3701103.025.2工作氣415————4001203.018.820————4801204.09.010+105001104.09.254501104.515.5255001005.08.0————40————5001404.53.01Cr18Ni10Ti不銹鋼10450903.521.9————工作氣416————5001004.028.8204601204.017.45401154.5809.05801205.03.4SiCrCuNi8380903.517.653401003.025.2工作氣410————3501203.014.3船用碳鋼5————3401203.038.75工作氣410360903.519.83601103.021.0284801204.012.2————304801204.09.25501104.54.5520480805.017.8————工作氣Ar50%+28480905.014.0————305001104.08.5————405601104.57.85501504.03.8鋁合金20————4801254.010.0工作氣4405201205.08.65701304.51.7404801005.01.9————熔化極水噴射水下切割的工藝參數(shù)在熔化極水噴射切割中，作為切割電極的切割絲是連續(xù)供給的，從而提高了生產(chǎn)效率。此外，該切割法既可進行自動切割，也可進行半自動切割；切割時可以采用實芯割絲，也可采用藥芯割絲。用實芯割絲在200m水深切割低碳素鋼及鋁時的工藝參數(shù)見表8；用藥芯割絲對低碳素鋼、不銹鋼及鋁進行熔化極水噴射切割時的工藝參數(shù)分別見表9、表10及表11。表8實芯①割絲熔化極水噴射水下切割低碳素鋼及鋁的工藝參數(shù)

20050600.1+0.354.24010001520050①割絲為直徑2.4mm的碳素鋼絲。②表中水壓力值為除水深靜壓力之外，另行增加的壓力值。表9藥芯割絲熔化極水噴射水下切割低碳素鋼的工藝參數(shù)注：割絲直徑寸2.4mm。表10藥芯割絲熔化極水噴射水下切割不銹鋼的工藝參數(shù)注：割絲直徑寸注：割絲直徑寸2.4mm。表11藥芯割絲熔化極水噴射水下切割鋁的工藝參數(shù)板厚/mm板厚/mm切割電流/A切割速度/m.min-i切割電壓/V水壓/MPa切口寬度/mm正面背面4000.8025?300.5?1.02.8?3.23.0?4.55001.106002.002.水下電弧-氧切割工藝（1）一般操作程序1）切割前的準備切割前潛水員應首先對切割作業(yè)現(xiàn)場進行調(diào)查，仔細了解切割工件的結(jié)構(gòu)特點、表面狀態(tài)及周圍環(huán)境情況。根據(jù)調(diào)查情況，制定出切割實施方案。按切割方案對擬定的切割線進行清理，去除表面上的泥沙、海生物、鐵銹及不利于切割操作的障礙物等。接好電、氣線路，并進行檢查使之處于完好狀態(tài)；備足消耗材料，如氧氣、割條等。2）下潛進行切割割炬可由潛水員自己帶到切割地點，也可由水面工作人員通過信號繩傳遞給潛水員。割條可放置在妥善的容器內(nèi)由潛水員帶到水下，放到拿取方便的地方，也可裝入特制的小口袋中，系在身上。潛水員首先要使自己處于穩(wěn)定、方便、安全的位置上，然后一手握住割炬，一手持割條并將它夾入割炬的夾頭內(nèi)，擰緊螺釘將割條固定，握住割炬手柄，使割條接近切割點，準備引弧進行切割。引弧前，如無自動供氧裝置，首先要開啟割炬上的氧氣閥門，給出一個較小的氣流，以防止灰塵堵塞割條內(nèi)孔。最好通知水面上工作人員供電，引弧進行切割。引弧的方法可與水下手工電弧焊引弧一樣，可用劃擦法，也可用觸動法。引弧后，當金屬還未被割穿時，潛水員應穩(wěn)定住割炬，直到割穿后再開始沿切割線進行正常切割。當割條消耗到離鉗口30mm左右時停止切割，通知水面上工作人員停電，以便更換割條，然后再繼續(xù)切割，直到把工件割開。3）切割后的檢查與補割切割結(jié)束后，必須對割縫進行檢查，看是否有漏割或未完全割透的地方，如有上述現(xiàn)象，需進行補割。判斷是否有漏割及未完全割透的現(xiàn)象，可采用如下幾種方法。在可見度較好的水中，可通過觀察切割時噴射的火焰及熔渣的方向來判斷。當割縫沒有被割透時，暗紅色的火焰向割條方向反射，噴出的氧氣也因受阻而從正面上浮，使得周圍的水劇烈攪動；如果割縫已被割透，熔渣會隨氧流向背

面沖出、火焰的紅色減退而微帶藍綠色，而且氣流通暢、氣泡少、水的波動聲也小。在可見度較低的渾水中切割時，潛水員不易觀察到火焰及熔渣的噴射情況，但可憑借經(jīng)驗來判斷。若割縫未被割透，氣流會受阻，對割炬的反沖力增大，割炬跳動的現(xiàn)象加??；若割縫已被連續(xù)割透，貝U這種割炬跳動的現(xiàn)象較弱，感覺割炬很平穩(wěn)。對已切割完的割縫，可用細鐵絲或薄鐵片等插入割縫中沿割縫檢查，如通行無阻，則表明割縫已全部割透。水下電弧-氧切割的操作方法起割點的操作一般情況下，水下切割過程多從被切割工件的邊緣開始，向中間切割，直至切斷；但有時受結(jié)構(gòu)特點或環(huán)境所限，需從中間開始切割。從工件邊緣開始切割時，首先將割條端部觸及工件邊緣，并垂直于切割面，使割條內(nèi)孔騎到工件邊緣棱線上，然后送電起弧。最好采用接觸法引弧，開始時最好不要移動割條，待工件邊緣形成凹形口后再慢慢向中間移動，開始正常切割；也可在邊緣附近(離邊緣線的距離不超過10mm)引孤，引孤后迅速向邊緣移動，使邊緣口形成凹口，然后再向中間逐步切割。從中間開始切割時，要比從邊緣開始切割容易一些。首先將割條端部觸及工件，使之與工件的切割面成80。?85。角，然后采用接觸法或劃擦法引孤。引孤后保持原地不動，直至割穿后再開始正常切割。正常切割的基本操作正常切割是指起始切口形成后的切割過程，基本操作方法有以下3種：支撐切割法、維孤切割法、加深切割法。支撐切割法是指在引孤形成起始切口后，割條傾斜并與切割面保持80。?85。角，利用割條藥皮套筒支撐在工件表面上，割條移動過程中，始終不離開工件的電孤-氧切割方法，操作方法如圖5(a)所示。該方法既可自左件的電孤-氧切割方法，操作方法如圖5(a)所示。該方法既可自左向右，也可自右向左，還可靠在規(guī)尺上切割，操作方便，效率較高，適用于中、割。維孤切割法是工件保持垂直，然后沿切割線均勻地向前移動，始終維持電孤不熄如圖5(b)所示。該方法適用于厚度在5mm以下薄鋼板的水下切割。在水下保持身體的穩(wěn)定性較困難，故電孤不易保持穩(wěn)定。另外，切于支撐切割法，因此實際應用中不大采用維孤切割法。薄板的水下切指起始切口形成后將割條提起，離開工件表面約2?3mm，并與

滅，操作方法

由于潛水員割質(zhì)量也略低加深切割法是指在起始切口形成后的切割過程中，割條不斷伸入割縫中，使割縫不斷加深，直到割穿工件，如此往復進行，最終將工件割開，如圖5(c)所示。該方法適用于采用支撐切割法一次不易割透的厚板或?qū)影?。操作時割條上下移動要協(xié)調(diào)均勻，以保持電孤穩(wěn)定燃燒。3）各種位置的水下電弧-氧切割技術根據(jù)被切割工件或結(jié)構(gòu)在水下的位置，可將水下電弧-氧切割分為平割、立割、橫割及仰割操作技術。橫割操作是平割及立割操作在橫向被割工件或結(jié)構(gòu)上的運用，而仰割操作不宜應用于這種位置。平割操作技術潛水員下潛至切割作業(yè)點后，處于俯視割線的位置，一手持割炬，一手扶按在割線方向的位置。這樣有助于切割位置的穩(wěn)定，使割縫保持平直。如在渾水中或能見度很差的水域中切割時，這樣就可借助于割線上的導向定點（也可用導向繩導向）來指示切割方向。切割開始前，應整理好水面供氣管、信號繩、切割電纜等設備，使之處于手持割炬的一側(cè)，以免被電弧及飛濺出的熔渣燒壞。切割開始后，隨著電弧的引燃及割縫的延伸，潛水員應保持住平衡的姿勢，同時沿著割縫的方向移動身體的上部，當達到最大限度后，再移動整個身體的位置，繼續(xù)進行切割。切割過程中最好能保持切割的連續(xù)性，如果必須中斷切割，則在切割下一段時，應從上段割縫的終點處開始切割。為使割縫整齊，可借助導尺（即靠模）進行切割。立割操作技術潛水員下潛至切割作業(yè)點后，處于同割線平行的位置。切割開始前，應先整理好水面供氣管、信號繩、氧氣管及切割電纜等設備，可將過條的氧氣管及切割電纜搭在被割工件上，但應注意不要使它們處于熔渣流動的線路上，以免被燒壞。橫割操作技術橫割時，如果工件上端處于自由狀態(tài)，為防止工件被割斷后塌落砸傷潛水員，切割前應先在工件上端割出孔洞以便拴上鋼纜，用工作船上的吊車吊住鋼纜，然后再進行切割。如果要切割下來的工件較大，不要將工件完全割斷，應在邊緣處留下一點未割金屬，以確保吊車未起吊之前該工件不會自由移動。待潛水員整理好切割裝備并撤離水面或躲到其他安全的地方以后，再啟動吊車將留下的那一小部分金屬拉斷。4）懸空位置的水下切割技術水