輸油氣管道的冷切割技術

肖瑞金

華東管道工程有限公司 江蘇徐州 221008

長輸油氣管道改造、搶維修工作能否在預定時間內安全的投產備受業主和施工方的重視。管道改造和在役管道搶維修具有邊生產邊施工、安全風險高、工期緊等特點，尤其是帶壓封堵技術是在不停產狀態下對管道進行維修、切割和換管作業，作業過程存在諸多安全風險。選擇合適的冷切割技術是保證改造、搶維修安全施工的重要保證。目前國內管道改造、封堵施工、搶維修動火連頭現場常用的冷切割技術主要有手動割管器切割、電動爬管機切割和分瓣式液壓割管機切割的方法。

1 手動割管器

手動割管器是一種用于切割大口徑的金屬管道手動切割工具，主要由機架、扶正機構、切割刀、限位輪、鉸接螺栓與螺母、搖把等零部件組成。適用于作業空間小切割大口徑各種鋼制、鑄鐵管材（現場應用見圖1）。

圖1 手動割管機現場應用圖片

1.1 工作原理

通過鉸接螺栓和螺母將手動割管器固定于管材的切割位置，松緊適度，確保四把切割刀和管材外壁接觸良好。將搖把與機架連接，靠搬動搖把帶動手動割管器均勻旋轉，旋轉45°～60°時，將搖把取出，插入另一位置，繼續旋轉，實現切割作業。

1.2 優點

手動割管器具有以下優點：

（1）結構合理簡單，攜帶、使用方便；

（2）適合小空間操作，如溝里、水中、易爆環境（冷切割）；

（3）使用手動割管器切割大口徑管道時，通常管子周圍需15～20cm 操作空間；

（4）作業時不需要電源，噪聲小，使用安全，切割后管材切口形狀規則。

1.3 缺點

（1）人工操作費時費力，且操作不當容易損傷切割刀；

（2）切割管道壁厚一般不大于10mm；

（3）切割出的坡口角度小，焊接時需重新加工管端坡口。

2 電動爬管機

電動爬管機是一種用于切割大口徑的金屬管道電動切割工具，由動力切削裝置、爬行裝置和緊固裝置三個主要部分組成。其爬行裝置采用雙鏈輪和雙鏈條式結構，雙鏈條固定在管道上與雙主動鏈輪鏈合，通過鏈輪轉動使爬管機沿鏈條行進。切削過程鏈條與管壁之間無相對運動，有效地解決了普通爬管機易造成切削口偏移問題。適用于作業空間大切割大口徑各種鋼制管道（現場應用見圖2）。

圖2 電動爬管機使用圖片

2.1 工作原理

電動爬管機安放在管道被切處，帶好鏈條，轉緊張緊絲杠，盡量使兩鏈條張緊力一致。緊好爬管機后，把所需的刀具緊到爬管機上。在爬管機旁邊放置一套冷卻裝置，切割時要用清潔水冷卻銑刀。在正式切割前使爬管機順時針爬行一周，觀察爬行是否偏移。切割時撥動主軸扳手，使其刀具逆時針旋轉，一人在爬管機旁旋轉進刀機構，刀具緩緩切入管壁，一次切透，同時一個人在刀具旁添加冷水，給刀具降溫。如果在操作過程中，刀具卡在管道內，應迅速撥動爬行扳手，使其暫停爬行，將刀具抬起，等在故障排除后，方可繼續進行作業。

2.2 優點

電動爬管機具有以下優點：

（1）該設備能耗低、使用壽命長；

（2）拆裝方便、傳動平穩、切割后端面絕對垂直, 端面無毛刺，切割后管材切口形狀規則。

2.3 缺點

（1）電動爬管機作業時需要電源，作業空間大（500mm×600mm），容易產生電火花及噪聲；

（2）雖然操作簡單、方便，但是易卡刀、損傷切割刀；

（3）切割管道壁厚一般不大于20mm；

（4）切割大口徑管道耗時長；

（5）切割時，噪聲、振動大。

3 分瓣式液壓割管機

分瓣式液壓割管機是一種用于切割大口徑的金屬管道液壓切割工具。包括分瓣式固定圈和轉動圈( 主體機架)、刀架和進刀機構和夾持機構等。適用于作業空間小切割大口徑管道切斷與坡口加工（現場應用見圖3）。

3.1 工作原理

分瓣式液壓割管機作業前首先將兩瓣機架張開安裝、通過半圈鎖緊螺母連接成一個整體，通過旋轉夾持機構的螺母將機架固定到管道的管壁上。液壓馬達通過小齒輪驅動轉動圈轉動，轉動圈上的刀盤繞鋼管旋轉，同時進刀裝置驅動刀架沿鋼管徑向進刀，實現鋼管的切割與坡口加工的功能。

圖3 分瓣式液壓割管機圖片

3.2 分瓣式液壓割管機優點

（1）適用于狹小空間（200mm×250mm），安裝拆卸簡便；

（2）液壓傳動機構可受力高強度的切削，設備壽命長，噪音小，無振動；

（3）可同時切割及加工坡口，裝拆快速又穩固，坡口精度高，切削壁厚可達50mm；

（4）坡口角度任意選擇，刀架自動走刀，快速方便；

（5）切削過程中進行較大范圍的無極調速，靈活性大，效率高、質量好。

隨著油氣管道大修、改造工作量的不斷增大，各搶維修單位會尋求更加經濟、安全和快速的切割管道的方法。分瓣式液壓割管機解決了在役管道切割與坡口加工一次成型，解決了電動爬管機作業空間大、切割時間長等難題（使用電動爬管機切割一道直徑813mm 管口約需3h，且要打磨坡口角度才能滿足焊接要求。分瓣式液壓割管機切割一道直徑813mm 管口只需30min，切割效率大幅提高，且坡口一次成型）。分瓣式液壓割管機安裝、拆卸簡便，切割效率高，適用于狹小空間管道的改造、搶維修割管作業，提高了管道改造、搶維修的效率和質量，降低了勞動強度和安全風險，在管線改造、搶維修中具有廣闊的應用前景。

1 江勇、張寶強、劉艷利等，機械分瓣式鋼管切割機，管技術與設備[J]，2011.5:24- 26.

2 劉連偉、曲長龍，手動切管機的研制與應用，石油機械[J]，2006.10:58- 59.