水下電弧切割作業的初次嘗試

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(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

1 現場情況

1.1 作業點現狀

我公司DN900濃海水管線的最低點位于給排水西側空壓站地面下1.5 m處。2016年大檢修期間，計劃在此處管線正上方位置加裝兩處直徑為DN400高150 mm法蘭短節，開孔切割作業時，管內濃海水快速涌出致使工作中斷。為了將管內的海水盡快排出以便進行施工，需在DN900管壁上切割圓排液孔。

1.2 作業內容

為了加快管內濃海水的排出，計劃采用直徑為100 mm的潛水泵管插入主管道中，由于水下作業，采用磁力鉆鉆孔方法行不通，擬采用水下電弧切割的方法。用φ108管道短節作為參照物來切割開孔，在管徑外壁加開φ108孔。

2 水下電弧切割

2.1 水下切割的分類

水下切割技術雖種類繁多，但依據其基本原理和切割狀態不同，大體上可將現有的水下切割法分為兩大類，即水下熱切割法和水下冷切割法。

水下熱切割法是利用熱源對金屬進行加熱，或在純氧氣中燃燒，使金屬熔化，并采取某種措施將熔化金屬或熔渣去除而形成切口的切割方法，是應用最廣泛的一種切割方法。水下電弧切割是其中的一種。

2.2 水下切割的特點

不同的水下切割法有不同的技術要求、切割速度、應用水深等，每一種水下切割法都有其優點和局限性，各種水下切割法的比較見表1。

表1 各種水下切割法的比較

2.3 水下電弧切割

金屬—電弧切割的原理是利用電弧熱使被割金屬熔化而被切割，它是靠割炬的緩慢拉鋸運動將熔融金屬推開，形成割縫。用熱割法對工件進行水下切割時，必須考慮熱源本身在周圍介質中大量的消耗。水下熱切割法具有切割速度較快、效率高、適用范圍廣等特點，但是切口質量較粗糙。

3 水下切割作業

3.1 水下切割的困難

1)作業點位于水下150 mm處，不能觀察到焊道切口，不能目測到切割具體位置；

2)水下電弧切割，電弧熱損耗大，母材熔化困難，不易形成割口；

3)電焊條非耐水焊條，遇水后不能維持電弧穩定燃燒，藥皮容易大塊脫落，起不到保護作用；

4)由于觀察不到引弧點，水下熱量散失又快，電弧長度不易掌握，故水下引弧非常困難；

5)水中作業，增大了焊工作業觸電的危險。

3.2 準備工作

1)焊接電源采用功率較大的直流弧焊機(松下630型)。直流電源較交流電源空載電壓低，直流電較交流電對人體損害程度小，安全性稍好些，并且直流電源電弧穩定性強；

2)將電焊機放置于干燥處，電焊把線、焊鉗應采用較新為宜，以保證絕緣性良好，焊機處設斷路器開關，并責專人管護；

3)工作點位置架設工作平臺，工作平臺應高于水面，并便于施焊作業，平臺跳板應絕緣；

4)切割作業人員勞保整齊，并穿高筒絕緣靴，戴絕緣橡膠手套；

5)切割點下方架設水泵，水泵流量應大于開孔后排出水量，以保證水位不能淹沒工作平臺。

3.3 切割作業

1)由于酸性焊條引弧及電弧燃燒穩定性都優于堿性焊條，故切割選用直徑4.0 mm的E4303電焊條，采用較大焊接電流(正常焊接電流的1.5～2倍，正常切割電流的1.2～1.5倍，這樣可以彌補水中電弧熱量的過大損耗，同時焊芯所產生的電阻熱對藥皮有烘干作用，使焊條藥皮短時間不會完全濕透，最大程度地發揮藥皮的作用；

2)切割時最大的困難是無法掌握每根焊條所割切口的連續性，只能依靠參照物來切割。此次作業的內容是將直徑為100 mm的潛水泵管插入主管道中，將其內部濃海水排出，所以采用φ108管道短節作為參照物來切割開孔，這樣每次收弧位置的點與引弧位置點的連接、連續性容易掌握一些，切割時焊條沿參照物外壁逐步切割，直至一周；

3)切割過程中，由于水的降溫作用，熔池鐵水流動性極差，不會自然下淌，所以操作中，焊條端部對熔池鐵水應有向下推鏟動作，推鏟動作幅度不要過大(幅度過大會產生熄弧現象)，要均勻，根據電流大小選擇推鏟頻率，一般2～3 s推鏟動作一次；

4)切割過程中，如發生粘條或熄弧現象，要及時更換焊條，每根焊條工作時間控制在1 min之內，如時間過長，焊條藥皮濕透，不能保證電弧穩定燃燒，即不能完成切割作業；

5)更換焊條時，應先關閉電源，斷電后取下焊條頭，換上新焊條，防止更換焊條時觸電。

4 作業效果

充足的施工前準備，嚴格各項操作參數，采用φ108管道短節作為參照物水下電弧切割開孔，歷時1.5 h，達到了預期的效果。 將直徑為100 mm的潛水泵管插入所割孔中，其內部濃海水迅速排出，中斷的檢修任務開始正常施工，為后續檢修工作贏得了寶貴的時間，為大修順利開車提供了有力保障。

5 結 語

這次水下電弧切割作業的首次嘗試，是一次全新的技術挑戰，此次作業過程中一些經驗的積累為以后類似切割工作提供了有利的參考。水下切割技術在大深度切割作業中，也需從設備器材等方面加以改善，以促進其更廣泛的應用。